Aula 3 - Sistemas Supervisórios

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AULA 3 
SISTEMAS SUPERVISÓRIOS 
Profª Ana Carolina Bueno Franco 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Os alarmes auxiliam o operador a detectar situações de distúrbio em uma 
planta industrial. Os supervisórios permitem criar alarmes para todas as variáveis, 
de forma fácil e livre, e essa facilidade gerou uma prática: quanto mais alarmes 
gerados, maior a segurança do sistema, sem se preocupar com o modo como 
ficaria a operação. 
Com o passar do tempo, isso se tornou um problema devido ao excesso de 
alarmes e por não haver uma filosofia implementada. Algumas normas foram 
criadas e o gerenciamento de alarmes foi muito além da simples ideia de redução 
dos alarmes. 
Atualmente, é imprescindível que o gestor de automação conheça não só 
seu funcionamento e sua configuração, mas também as normas que regem seu 
gerenciamento e os benefícios trazidos. Nesse sentido, os objetivos desta aula são: 
 Entender o gerenciamento de alarmes; 
 Compreender a diferença entre alarme e evento; 
 Entender como são feitas as configurações de alarmes em sistemas 
supervisórios; 
 Conhecer os tipos de alarmes nos sistemas supervisórios; 
 Conhecer as normas, criar e adotar uma filosofia de alarmes; 
 Compreender os principais indicadores (KPI); 
 Estudar como classificar o desempenho em relação aos alarmes. 
CONTEXTUALIZANDO 
Há pouco tempo, os alarmes eram vistos apenas como sinalizadores de 
que algo errado estava acontecendo no processo. Os sistemas supervisórios 
permitem a criação de alarmes de forma fácil, porém, após alguns acidentes, 
algumas normas foram criadas para auxiliar a adoção de uma filosofia que otimize 
e imponha limites para a sua aplicação. A aula de hoje serve de apoio ao gestor 
de automação na hora de especificar e monitorar alarmes. 
 
 
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TEMA 1 – GERENCIAMENTO DE ALARMES 
O gerenciamento de alarmes é um dos módulos mais importantes dos 
sistemas supervisórios. É possível criar um alarme para cada variável do processo 
que é monitorada. Entretanto, nem toda situação atípica é alarme. 
É muito importante entender o conceito e a diferença entre alarmes e 
eventos. Um alarme pode ser definido como “uma situação que ocorre na planta 
e exige que o operador tome providências em relação a ela, sob pena de levar a 
planta a uma situação de distúrbio ou perigo”. 
Já um evento pode ser descrito como “uma situação que ocorre na planta 
e tem relevância para o operador a título de informação, [mas que] não requer 
nenhuma ação corretiva” (Pinto; Paula, 2009). As funções dos alarmes dentro de 
uma planta industrial podem ser: 
 Auxiliar o operador a identificar situações de perigo, mantendo, dessa 
forma, a planta em condições de operação segura e evitando que sistemas 
automatizados de emergência atuem; 
 Reconhecer desvios das condições de operações desejadas que podem 
levar a uma perda financeira por produtos fora das especificações; 
 Atuar como ferramenta de diagnóstico e uma das principais fontes de 
informações que o operador deve utilizar durante uma perturbação. 
Existem duas opções de gerenciamento de alarmes: por meio de sistemas 
supervisórios ou de sistemas dedicados (que têm custo um pouco mais elevado e 
requerem mão de obra qualificada). No gerenciamento de alarmes dentro de um 
sistema supervisório, as seguintes funções são habilitadas: 
 Priorização: a importância de alarmes relativos a outros alarmes deve ser 
explícita para que, em situações de distúrbio na planta, o operador saiba 
por qual alarme começar a responder. 
 Supressão: os alarmes só devem ser mostrados ao operador quando são 
relevantes, e, caso contrário, seu aparecimento se torna inconveniente. 
 Agrupamento: alarmes com um mesmo significado devem gerar apenas um 
aviso ao operador, evitando sobrecarga no sistema de alarmes. 
 
 
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TEMA 2 – CONFIGURAÇÃO DE ALARMES EM SISTEMAS SUPERVISÓRIOS 
Os sistemas supervisórios têm módulos dedicados aos alarmes. Em geral, 
possuem um “servidor de alarmes” cuja função é centralizar todos os alarmes 
configurados no projeto. Nele são encontrados todos os alarmes ativos da 
aplicação (reconhecidos ou não), e também é sua responsabilidade identificar e 
direcionar em qual banco de dados os alarmes serão armazenados. 
Outra função habilitada é a criação de áreas de alarmes, nas quais é 
possível agrupar alarmes, facilitando o gerenciamento, a operação e o 
monitoramento dos alarmes relacionados. As vantagens de agrupar alarmes por 
áreas são: 
 Facilidade ao filtrar o conjunto de alarmes e visualizá-los; 
 Possibilidade de habilitar ou desabilitar todo o conjunto (o que confere 
agilidade à operação); 
 Possibilidade de reconhecimento global da área de alarmes. 
Para cada variável supervisionada/controlada no supervisório, é possível 
criar alarmes. As propriedades gerais dos alarmes são: 
 Texto de mensagem: será o texto mostrado ao operador assim que um 
alarme ficar ativo. 
 Severidade ou prioridade: indica a gravidade do alarme ocorrido e pode ser 
configurada como “alta”, “média” ou “baixa”. A severidade é utilizada para 
filtrar e ordenar os alarmes. 
 Reconhecimento: é possível configurar se os alarmes serão reconhecidos 
automaticamente (quando a variável deixar a condição de alarme) ou se 
deverão ser reconhecidos pelo operador. 
 Mensagem de retorno: quando a variável sai da condição de alarme, a 
mensagem de retorno é mostrada ao operador. 
Os tipos de alarmes disponíveis para configuração são: 
1. Alarme analógico: permite monitorar alarmes em uma variável analógica 
(Figura 1). 
 
 
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Figura 1 – Configuração de alarme analógico 
 
Fonte: Elipse Software, S. d. 
2. Alarme de banda morta: permite monitorar uma variável analógica pela 
especificação de um limite máximo de diferença (valor de banda morta) em 
relação a um valor de referência (setpoint) – Figura 2. 
Figura 2 – Configuração de alarme de banda morta 
 
Fonte: Elipse Software, S.d. 
3. Alarme de taxa de variação: permite monitorar variações muito rápidas em 
uma variável do processo (unidades da variável por segundo, como, por 
exemplo, litros/segundo) – Figura 3. 
 
 
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Figura 3 – Configuração de alarme de taxa de variação 
 
Fonte: Elipse Software, S.d. 
4. Alarme digital: permite monitorar uma variável do tipo digital, assumindo o 
valor um para verdadeiro e zero para falso (Figura 4). 
Figura 4 – Configuração de alarme digital 
 
Fonte: Elipse Software, S.d. 
Os alarmes configurados são mostrados na tela, para que o operador, em 
tempo real, possa atuar sobre eles (Figura 5). 
 
 
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Figura 5 – Objeto do supervisório da Elipse para visualização de alarmes 
 
Fonte: Elipse Software, S.d. 
TEMA 3 – NORMAS PARA GERENCIAMENTO DE ALARMES 
A má gestão dos alarmes em uma indústria pode comprometer e colocar 
em risco sua operação. Em 1994, um acidente de grande repercussão ocorrido 
na refinaria de Milford Haven, na Inglaterra, gerou um prejuízo de milhões. Devido 
à falta de energia, houve uma desestabilização no processo, e, como 
consequência, uma avalanche de alarmes. O operador não conseguiu priorizar os 
alarmes devido à alta quantidade mostrada em tela. 
Nesse acidente, o operador estava tentando estabilizar a planta após uma 
parada por falta de energia, quando foi sobrecarregado por uma avalanche de 
alarmes de alta prioridade. Uma investigação do Health and Safety Executive 
(HSE) apontou como causas do acidente: 
1. Divergência entre a posição da válvula reportada pelo sistema de 
supervisão e sua posição real; 
2. O painel gráfico do sistema, que não ofereceu a visão geral necessária do 
processo (telas configuradas de forma errada, como visto na aula anterior); 
3. O excesso de alarmes gerado, que reduziu a efetividade da resposta do 
operador. 
A partir do acidente, algumas organizações tomaram ações com o intuito 
de melhorar a gestão de alarmes. Das normas existentes, a mais reconhecida é a 
Engineering, Equipmentand Materials User’s Association (EEMUA 191) – Alarm 
Systems – A Guide to design, management and procurement. 
A EEMUA indica as melhores práticas a serem aplicadas e o modo como 
devem ser os projetos de alarmes. Outra norma bastante conhecida é a ISA 18.02, 
 
 
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a “Management of Alarm Systems for the Process Industries”. Essa norma aponta 
o que deve ser alcançado em relação aos sistemas de alarmes, e não ao projeto 
em si. Outras normas relacionadas aos alarmes são a IEC 60839 e a NAMUR 
NA102 (Pinto; Paula, 2009). 
TEMA 4 – FILOSOFIA DE ALARMES 
O gerenciamento de alarmes tem sido uma das práticas mais adotadas nos 
últimos tempos. Conforme mencionado anteriormente, alarmes indicam situações 
que precisam ser corrigidas rapidamente. Com relação à gestão da automação, é 
importante identificar as seguintes situações: 
 Se existem alarmes que são gerados com grande frequência; 
 Se ocorrem alarmes que não têm qualquer ação corretiva; 
 Se os operadores reconhecem ou ignoram alarmes sem tomar nenhuma 
medida correspondente; 
 Se uma porcentagem alta de todos os alarmes disparados é resultado de 
alguns poucos alarmes; 
 Se há realmente prioridades bem-definidas dos alarmes; 
A ocorrência de qualquer um dos pontos listados indica uma má gestão de 
alarmes. Nesse caso, é imprescindível rever todo o projeto, de acordo com as 
etapas ilustradas na Figura 6: 
Figura 6 – Etapas de um gerenciamento de alarmes 
 
Fonte: O Guia..., S.d. 
 
 
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 Definir uma filosofia: é a etapa mais importante, com a definição de 
objetivos a serem alcançados e das técnicas adotadas. 
 Identificar potenciais alarmes. 
 Racionalizar os potenciais alarmes: é a etapa na qual se verifica se cada 
um dos alarmes identificados na etapa anterior está de acordo com a 
filosofia adotada. 
 Projeto detalhado: etapa em que os alarmes são especificados de acordo 
com os requisitos determinados na racionalização. É o detalhamento do 
alarme, isto é, do modo como ele será exibido em tela e como será feita a 
análise para otimizar a eficiência do sistema. 
 Implementação: nesta etapa, é muito importante a participação do 
operador. Trata-se de testes de todos os itens especificados anteriormente. 
 Monitoramento: é a etapa que avalia os resultados obtidos na 
implementação. 
 Gerenciamento de mudanças no processo: expansões no processo, 
alteração e inclusão de equipamentos são normais em uma indústria, por 
isso o gerenciamento dos alarmes é uma atividade contínua. A cada nova 
variável supervisionada/controlada, é preciso analisar e aplicar a filosofia 
de alarmes já definida. 
 Realizar auditorias: é imprescindível fazer revisões periódicas para avaliar 
a filosofia adotada e identificar formas de aperfeiçoar o sistema em uso. 
Nesta etapa, muitas vezes são encontradas falhas ou lacunas não 
identificadas anteriormente. 
De acordo com a norma ISA 18.02, a filosofia de alarmes pode ser definida 
como um “documento que estabelece as definições básicas, princípios e 
processos para projetar, implementar e manter um sistema de alarme”. O 
documento é semelhante à especificação técnica feita em projetos de automação 
(conforme visto em aulas anteriores). 
Nele constarão itens como a identificação e a classificação dos alarmes, os 
métodos para a racionalização e a otimização, além do controle de alterações 
realizadas (para casos de auditoria), formando, assim, o ciclo de vida da gestão 
de alarmes. Os principais objetivos de uma filosofia de alarmes são: 
 Assegurar um padrão para todas as áreas e unidades de uma empresa; 
 Garantir alinhamento com as metas e os objetivos gerenciais; 
 Garantir um sistema de alarmes robusto e eficiente. 
 
 
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TEMA 5 – INDICADORES DE PERFORMANCE EM ALARMES 
Os indicadores de performance servem para mostrar se a estratégia 
adotada está seguindo conforme o planejado. Um fator levado em conta para 
implementar um indicador é que a resposta aos alarmes não é um processo 
automático: é necessário um operador que fará o reconhecimento e que tomará 
uma ação. Para isso, ele precisa de tempo para detectar o alarme, reconhecê-lo, 
verificar se é válido, analisar a causa e qual a resposta apropriada. 
Todo esse processo leva tempo, por isso é impossível que o operador 
consiga lidar com vários alarmes em um mesmo intervalo de tempo. Com base 
nisso, a norma ISA 18.02 estabeleceu indicadores e metas a serem adotados 
(Tabela 1): 
Tabela 1 – Indicadores de alarmes segundo a ISA 18.02 
 
Fonte: O Guia..., S.d. 
 
 
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 Alarmes anunciados por dia: um dos indicadores mais importantes. O 
número máximo por dia deve ser de 288. Há indústrias que chegam a ter 
até 1000 alarmes por dia, inviabilizando um gerenciamento adequado e 
eficiente. 
 Alarmes anunciados por hora/período de 10 minutos: a base de período de 
10 minutos é a mais importante e utilizada. Se for usada como base apenas 
a quantidade de alarmes por dia, o resultado pode ser mascarado, podendo 
haver, por exemplo, um intervalo dentro do dia no qual a quantidade de 
alarmes foi excessiva. Na média final do dia, a quantidade gerada está no 
limite aceitável, porém, no período em que houve excesso de alarmes, a 
quantidade foi além do tolerado. 
 Percentual de períodos de 10 minutos com mais de 10 alarmes gerados: 
este indicador toma como base um período de 30 dias, no qual apenas 1% 
deve ser a taxa de incidência de alarmes em um período de 10 minutos. 
 Número máximo de alarmes em um período de 10 minutos: nesse período, 
o número máximo deve ser de 10 alarmes gerados – é o que o operador 
consegue gerenciar. 
 Condição de avalanche: o período de “avalanche” ocorre quando mais de 
10 alarmes são gerados em um período de 10 minutos. A condição só 
acaba quando a taxa cai para menos de 5 alarmes por 10 minutos. Essa 
situação á bastante crítica e coloca a operação da planta em risco. 
 Contribuição dos 10 alarmes mais frequentes: ao listar os 10 alarmes mais 
frequentes, os chamados bad actors são identificados. Esses alarmes não 
devem ultrapassar a taxa de 5% em relação ao total de alarmes da planta. 
 Alarmes intermitentes (chattering): mudam o status de alarme para situação 
normal em um período curto de tempo. Um bom parâmetro para classificá-
los é sinalizarem três vezes em apenas um minuto (o ideal é que não exista 
esse tipo de alarme). 
 Alarmes obsoletos: são alarmes que permanecem ativos por longos 
períodos de tempo. Em geral, foram configurados de forma errada e não 
representam uma situação anormal. Não deve ocorrer mais do que 5 
alarmes deste tipo por dia. 
 Prioridade de alarmes: as normas existentes recomendam classificar em 3 
níveis de prioridade (alta, média e baixa) – Tabela 2. O recomendado é que 
80% seja de prioridade baixa, 15% de média e apenas 5% de prioridade 
 
 
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alta. A Tabela 3 indica a taxa de ocorrências por prioridades (Romano, 
2017a). 
Tabela 2 – Distribuição dos alarmes por prioridades 
 
Fonte: O Guia..., S.d.. 
Tabela 3 – Número de ocorrências por prioridades de alarmes 
 
Fonte: O Guia..., S.d. 
 Alarmes suprimidos (shelving alarms): ocorrem quando o operador decide 
desligar ou suprimir o alarme temporariamente. Geralmente isso acontece 
quando um equipamento precisa ser desligado para manutenção. É uma 
situação delicada e que requer cuidados. O maior risco é o equipamento 
voltar a operar e os alarmes continuarem desligados. O ideal é que nenhum 
alarme seja suprimido sem um mecanismo de autorização e controle. 
 Mudança de atributos de alarmes: o recomendado é que nenhum atributo 
de alarme seja alterado sem autorização/controle. Esse tipo de mudança 
deve ocorrer nas revisões periódicas da filosofia de alarmes. 
Com base nos indicadores listados, é preciso fazer uma avaliação do 
histórico de alarmes e compreender em qual nível o processo está inserido. A 
norma EEMUA 191 leva em consideração três indicadores paraavaliar o nível de 
performance da indústria de forma qualitativa (Romano, 2017b), conforme ilustra 
a Figura 7: 
 
 
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Figura 7 – Classificação do processo 
 
Fonte: Romano, 2017b. 
De acordo com a referida norma, os níveis podem ser classificados em: 
 Nível 1 – sobrecarregado: tem o pior desempenho do sistema de alarmes. 
Suas características são: baixa confiabilidade do operador no sistema 
existente (que muitas vezes é ignorado); dificuldade para identificar 
alarmes realmente importantes dos demais; excesso de alarmes 
configurados sem nenhum sentido; alta taxa de supressão de alarmes. De 
forma resumida, há um sistema que foi implementado, mas que, por não 
ser eficiente, é frequentemente ignorado pelos operadores. 
 Nível 2 – reativo: apresenta performance um pouco melhor, se comparado 
ao nível 1, porém o sistema não consegue atuar em situações de distúrbio 
ou emergência. Suas características são: maior estabilidade durante a 
operação normal, embora seja praticamente inútil quando a planta está em 
distúrbio; sistema consegue fornecer aviso prévio de perturbação da planta; 
existe uma taxa razoável de alarmes sem sentido e há, ainda, a supressão 
de alarmes. 
 Nível 3 – estável: o sistema atua de forma eficiente quando a planta está 
operando normalmente, porém ainda é falho em casos de picos de alarmes. 
Suas características são: todos os alarmes relevantes e com respostas 
definidas; supressão e gerenciamento de mudanças totalmente 
controlados. 
 Nível 4 – robusto: o sistema é estável e eficiente, e são utilizadas 
tecnologias específicas para gerenciar alarmes. Suas características são: 
 
 
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sistema é confiável em qualquer situação da planta (normal ou distúrbio); 
operadores com alto grau de confiança no sistema implementado; tempo 
hábil para os operadores atuarem. 
 Nível 5 – preditivo: considerado ideal. Neste nível, são seguidas todas as 
considerações das normas ISA 18.02 e EEMUA 191. O sistema é dotado 
de previsibilidade e adaptação das configurações para a necessidade do 
momento. Suas características são: sistema opera de forma eficiente em 
qualquer situação da planta; utiliza-se análises sofisticadas e algoritmos 
como apoio ao gerenciamento. 
FINALIZANDO 
Com a aula de hoje, foi possível compreender a importância dos alarmes, 
as normas que hoje são bastante comentadas na automação e as justificativas 
para adotá-las. Foram apresentados os principais índices de alarmes e quais os 
limites aceitáveis, com base na resposta do operador. A aula serve de apoio ao 
gestor de automação para que possa solicitar e adotar uma filosofia de alarmes e, 
com isso, obter ganhos na operação da planta e do supervisório. 
 
 
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REFERÊNCIAS 
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<https://d335luupugsy2.cloudfront.net/cms/files/37789/1510939476guia-
completo-de-gerenciamento-de-alarmes.pdf>. Acesso em: 13 mar. 2018. 
PINTO, P. F. B.; PAULA, G. L. de. Aplicações práticas de gerenciamento de 
alarmes em sistemas Scada. In: CONGRESSO RIO AUTOMAÇÃO, 5., 2009, Rio 
de Janeiro. Anais... Rio de Janeiro: 2009. Disponível em: 
<http://www.visionsistemas.com.br/pt/wp-content/uploads/aplicacoes-praticas-
de-gerenciamento-de-alarmes-em-sistemas-scada.pdf>. Acesso em: 13 mar. 
2018. 
ROMANO, M. Aprenda definitivamente como definir a prioridade dos seus 
alarmes. Logique, 2017a. Disponível em: 
<http://www.logiquesistemas.com.br/blog/priorizacao-de-alarmes/>. Acesso em: 
13 mar. 2018. 
_____. Sistema de gerenciamento de alarmes: quais KPIs acompanhar para 
garantir a alta performance? Logique, 2017b. Disponível em: 
<http://www.logiquesistemas.com.br/blog/sistema-de-gerenciamento-de-
alarmes/>. Acesso em: 13 mar. 2018. 
RUEL, M.; GONÇALVES, C. dos A. Operadores devem otimizar o processo, com 
segurança, ao invés de se preocuparem com alarmes falsos. InTech, São Paulo, 
2010.