Acelerador de partículas protegido com soluções de intertravamento

Acelerador protegido com soluções de intertravamento

O Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) está construindo uma fonte de luz síncrotron de quarta geração, que abrirá novas perspectivas de pesquisa.

Fontes de luz síncrotron constituem o exemplo mais sofisticado de infraestrutura de

pesquisa aberta e multidisciplinar, sendo uma ferramenta-chave para a resolução

de questões importantes para as comunidades acadêmica e industrial.

Para manter a base de pesquisa do Brasil competitiva, o Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) – parte integrante do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) – está construindo o Sirius, uma fonte de luz síncrotron de quarta geração, planejada para ser uma das mais avançadas do mundo, e que abrirá novas perspectivas de pesquisa em áreas como energia e materiais, agricultura, saúde, fármacos, ciências ambientais e muitas outras. O projeto completo demanda investimentos de R$ 1,8 bilhão até 2020. Este valor, que está sendo repassado pelo Ministério de Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC), contempla o prédio, as três estruturas aceleradoras (Linac, booster e anel de armazenamento), 13 linhas de luz, além de toda mão de obra. O planejamento oficial prevê o início do comissionamento (primeiro feixe de elétrons) no começo do segundo semestre de 2018. Um ano depois, será aberto para usuários.

Desafio

Para obter luz síncrotron é necessário o uso de aceleradores, capazes de produzir

e controlar o movimento de partículas carregadas de alta energia em velocidades

próximas à da luz. Uma fonte de luz síncrotron é composta por dois conjuntos principais

de aceleradores de partículas: um sistema injetor e um anel de armazenamento. O

sistema injetor inclui um acelerador linear (ou Linac) e um síncrotron injetor (ou booster)

que são responsáveis pela produção do feixe de elétrons e sua aceleração até a energia

de operação do anel de armazenamento que, por sua vez, é o acelerador principal,

responsável pelo armazenamento dos elétrons por longos períodos de tempo.

Em face da grande dimensão, alta complexidade e padrão de exigência, a construção do

Sirius tem como um dos seus objetivos estimular o desenvolvimento da indústria, por

meio da indução de demandas de tecnologia, serviços, matérias-primas, processos

e equipamentos. Dentre as parcerias já estabelecidas, cita-se, como exemplo, a

realizada com a Rockwell Automation para a automação dos sistemas de proteção

do acelerador injetor do anel de armazenamento. “Temos um grande histórico de

desenvolvimentos internos para todas as aplicações, inclusive para automação

de sistemas. Devido ao tamanho do projeto e maior foco em componentes dedicados aos aceleradores, decidiu-se pela utilização de soluções de empresas parceiras”, informa James Citadini, coordenador do grupo de ímãs, do LNLS.

Ele explica que o sistema de proteção de máquina e proteção pessoal são essenciais para o projeto, inclusive são necessários para liberação da máquina aos usuários. Além da segurança para a máquina (exemplo: desligar uma fonte de corrente, caso algum sensor de temperatura de um magneto monitorado exceda o limite permitido de trabalho), é imprescindível para a proteção de pessoas desenergizar componentes durante manutenções (fontes, cavidades de radiofrequência) e restringir acessos a ambientes com radiação.

O sistema de intertravamento é baseado em tecnologias de rede e distribuído ao longo dos 520 metros de circunferência, com mais de 2.000 pontos de entradas e saídas. Embora os tempos de resposta sejam da faixa de 10 ms, há algumas necessidades que exigem respostas menores do que 1 ms.

Para viabilizar esta automação, alguns desafios foram enfrentados. Por exemplo: construir um sistema de alta confiabilidade e alta disponibilidade, com possibilidade de expansão, diagnóstico de falhas, facilidade de implementação e registro de eventos, somados a tempos de resposta menores que 10 ms e uma vida útil de 30 anos (preferencialmente sem migração para outras tecnologias).

Solução

Para atender a estes requisitos, foram utilizados os produtos/serviços da Rockwell Automation, com destaque para a nova linha de CPUs ControlLogix (L8) com tecnologia de rede Gigabit, novas remotas Compact I/O 5069, bem como o sistema de CPUs ControlLogix de segurança L7 e remotas Point I/O. Em aplicações menores e locais, CompactLogix L1/L2 e a família Micro820.

Cabe registrar que algumas razões foram decisivas para a escolha da Rockwell Automation para esta aplicação. James Citadini diz que o fator principal, além de todos os diferenciais técnicos, foi a parceria estabelecida. Segundo ele, a dedicação e o esforço da equipe ajudaram na decisão, especialmente com todo o auxílio financeiro com o programa educacional e possibilidade de importação direta.

“Preço, qualidade técnica e equipe comprometida com o projeto foram aspectos determinantes no processo de seleção.” Ele também lembra que a planta piloto do Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), implementada com automação Rockwell Automation, foi a porta de entrada. “Conheci as soluções primeiramente através do CTBE, depois estreitamos os contatos até chegarmos na atual parceria.”

Resultados

Dentre os benefícios proporcionados pela automação da máquina, vale destacar que o sistema de intertravamento monitora sinais do túnel do acelerador ao longo de toda a circunferência. A propósito, automatizar estes sinais de segurança – para que liguem ou desliguem equipamentos certos nos momentos certos – é imprescindível para o funcionamento da máquina e seus sub-sistemas.

Na avaliação do LNLS, produtos e serviços da Rockwell Automation atenderam às expectativas. De acordo com James Citadini, o primeiro projeto com o ControlLogix atendia os requisitos técnicos para o intertravamento.

A migração para a nova família de CPUs trouxe um diferencial e possibilidades futuras, além de abrir espaço para testes em outros sistemas, além do intertravamento.

Como vantagens oferecidas pela Rockwell Automation, ele comenta que o acordo educacional foi um grande passo. “A importação direta também abriu grande espaço para considerarmos produtos Rockwell Automation, onde antes o preço era impeditivo. Além disso, o suporte constante e o acesso a especialistas têm trazido grandes benefícios para a implementação do projeto.”

Os diferenciais vão além. “O suporte pré e pós-venda tem sido muito eficaz. Temos algumas coisas a aprender com a importação direta, mas, até o momento, temos lidado com tudo de maneira tranquila. Quanto ao distribuidor local (Intereng – Grupo Edge), este fez a diferença na aproximação do CNPEM com a Rockwell Automation e tem nos ajudado muito.”

Para completar, o coordenador do grupo de ímãs, do LNLS ressalta que esta aplicação qualifica a Rockwell Automation para futuros projetos.

 

“Vejo uma parceria de longo prazo com o CNPEM, e não somente no LNLS, incluindo os outros laboratórios do Campus. É importante a manutenção desta parceria”

James Citadini, coordenador de grupo de ímas, do LNLS

Desafio

Construir um sistema de alta confiabilidade e alta disponibilidade, distribuído ao longo de 520 metros, com possibilidade de expansão, diagnóstico de falhas, facilidade de implementação e registro de eventos, somados a tempos de resposta menores que 10 ms e uma vida útil de 30 anos (preferencialmente sem migração para outras tecnologias).

 

Solução

Foi adotada a nova linha de CPUs ControlLogix L8, com tecnologia de rede Gigabit, além das novas remotas Compact I/O 5069, bem como o sistema de CPUs ControlLogix de segurança L7 e Point I/O. Em aplicações menores e locais, CompactLogix L1/L2 e a família Micro820.

 

Resultados

O sistema de intertravamento monitora sinais do túnel do acelerador ao longo de toda a circunferência. Automatizar estes sinais de segurança – para que liguem ou desliguem equipamentos certos nos momentos certos – é imprescindível para o funcionamento da máquina e seus sub-sistemas.

Contato

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