{"id":19668,"date":"2026-01-20T16:31:34","date_gmt":"2026-01-20T19:31:34","guid":{"rendered":"https:\/\/www.altus.com.br\/post\/19668\/"},"modified":"2026-01-29T11:05:28","modified_gmt":"2026-01-29T14:05:28","slug":"reator-biosish2-inovacao-e-sustentabilidade-para-transicao-energetica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.altus.com.br\/en\/post\/19668\/reator-biosish2-inovacao-e-sustentabilidade-para-transicao-energetica","title":{"rendered":"Reator BioSiSH2: inova\u00e7\u00e3o e sustentabilidade para transi\u00e7\u00e3o energ\u00e9tica com tecnologia Altus"},"content":{"rendered":"

A busca global por mitigar os efeitos das mudan\u00e7as clim\u00e1ticas colocou o hidrog\u00eanio no centro das estrat\u00e9gias de transi\u00e7\u00e3o energ\u00e9tica nos \u00faltimos anos. No Brasil, pa\u00eds que conta com uma das matrizes energ\u00e9ticas mais limpas do mundo e grande potencial para a produ\u00e7\u00e3o de biog\u00e1s, a uni\u00e3o da pesquisa acad\u00eamica com a automa\u00e7\u00e3o industrial de alta performance vem gerando resultados promissores. <\/p>\n\n\n\n

Um exemplo emblem\u00e1tico disso \u00e9 a inaugura\u00e7\u00e3o do reator BioSiSH2<\/strong>, uma planta piloto avan\u00e7ada desenvolvida pela Lobo Solu\u00e7\u00f5es Industriais para o Laborat\u00f3rio de Tecnologias Ambientais (LabTam) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN).  <\/p>\n\n\n\n

Este projeto vai al\u00e9m da entrega de uma infraestrutura cient\u00edfica complexa: trata-se de um marco para a soberania tecnol\u00f3gica brasileira<\/strong>. Financiado com recursos do Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient\u00edfico e Tecnol\u00f3gico (CNPq), do Minist\u00e9rio da Ci\u00eancia, Tecnologia e Inova\u00e7\u00e3o (MCTI)<\/a> e do Fundo Nacional de Desenvolvimento Cient\u00edfico e Tecnol\u00f3gico (FNDCT), o reator BioSiSH2 integra formalmente o Sistema Brasileiro de Laborat\u00f3rios em Hidrog\u00eanio<\/a> <\/strong>(SisH2-MCTI).<\/p>\n\n\n\n

Nesse contexto, a escolha da tecnologia de automa\u00e7\u00e3o foi determinante para o sucesso da aplica\u00e7\u00e3o, exigindo solu\u00e7\u00f5es robustas, alta precis\u00e3o no controle de processos qu\u00edmicos sens\u00edveis e uma interface de supervis\u00e3o capaz de transformar dados brutos em conhecimento. Para atender a essas demandas, a Lobo Solu\u00e7\u00f5es Industriais desenvolveu a aplica\u00e7\u00e3o utilizando o XP340 PLC<\/a> and software SCADA BluePlant<\/a> from Altus. Conhe\u00e7a esse projeto ao longo dos pr\u00f3ximos par\u00e1grafos.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

O desafio da produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio a partir do biog\u00e1s<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

A produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio renov\u00e1vel a partir do biog\u00e1s envolve desafios termodin\u00e2micos e operacionais consider\u00e1veis. O processo central da planta BioSiSH2 \u00e9 a reforma a seco do metano (DRM), uma rea\u00e7\u00e3o altamente endot\u00e9rmica que ocorre em temperaturas elevadas, geralmente entre 700\u2218C e 900\u2218C. <\/strong><\/p>\n\n\n\n

A equa\u00e7\u00e3o qu\u00edmica desse processo pode ser representada como: CH4\u200b+CO2\u200b\u21922H2\u200b+2CO<\/p>\n\n\n\n

Nesta rea\u00e7\u00e3o, o metano (CH4\u200b) e o di\u00f3xido de carbono (CO2\u200b), os dois principais componentes do biog\u00e1s e potentes gases de efeito estufa, s\u00e3o convertidos em g\u00e1s de s\u00edntese. A efici\u00eancia desta convers\u00e3o depende de um controle extremamente preciso da temperatura do reator e das vaz\u00f5es de alimenta\u00e7\u00e3o. Oscila\u00e7\u00f5es t\u00e9rmicas n\u00e3o apenas reduzem o rendimento, mas podem levar \u00e0 desativa\u00e7\u00e3o r\u00e1pida dos catalisadores por forma\u00e7\u00e3o de coque (deposi\u00e7\u00e3o de carbono s\u00f3lido), o que compromete a integridade da pesquisa e aumenta os custos operacionais.   <\/p>\n\n\n\n

Al\u00e9m da reforma, a planta piloto integrou um m\u00f3dulo de s\u00edntese, respons\u00e1vel por transformar o g\u00e1s de s\u00edntese em hidrocarbonetos de maior valor agregado, como combust\u00edveis sint\u00e9ticos e metanol.<\/strong> Este segundo est\u00e1gio exige press\u00f5es e temperaturas controladas em malhas de controle PID (Proporcional-Integral-Derivativo) de alta complexidade. A instabilidade em qualquer um desses par\u00e2metros pode resultar em rea\u00e7\u00f5es secund\u00e1rias indesejadas ou riscos de seguran\u00e7a, dado que tanto o metano quanto o hidrog\u00eanio s\u00e3o altamente inflam\u00e1veis e explosivos.   <\/p>\n\n\n\n

Esse cen\u00e1rio traz, de forma imediata, exig\u00eancias rigorosas de seguran\u00e7a e conformidade normativa, j\u00e1 que a opera\u00e7\u00e3o de uma planta de processos qu\u00edmicos avan\u00e7ados em um ambiente universit\u00e1rio demanda o atendimento a padr\u00f5es elevados de prote\u00e7\u00e3o. O projeto precisou cumprir os requisitos das normas NR-12 (Seguran\u00e7a no Trabalho em M\u00e1quinas e Equipamentos) e NR-13 (Caldeiras, Vasos de Press\u00e3o, Tubula\u00e7\u00f5es e Tanques Met\u00e1licos de Armazenamento).<\/p>\n\n\n\n

Nesse contexto, a automa\u00e7\u00e3o deixou de ser apenas uma ferramenta de produtividade e passou a assumir um papel essencial na prote\u00e7\u00e3o da vida. Era indispens\u00e1vel contar com um sistema capaz de executar intertravamentos de seguran\u00e7a de forma imediata<\/strong> diante de situa\u00e7\u00f5es como vazamentos, sobrepress\u00e3o ou falha nos aquecedores.<\/p>\n\n\n\n

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Reator BioSiSH2 (foto: Lobo Solu\u00e7\u00f5es)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Learn more:<\/strong> UFRN vai inaugurar BioSiSH2 para impulsionar pesquisas avan\u00e7adas em hidrog\u00eanio renov\u00e1vel, fortalecendo inova\u00e7\u00e3o acad\u00eamica e energia limpa no Rio Grande do Norte<\/a><\/p>\n\n\n\n

A solu\u00e7\u00e3o tecnol\u00f3gica principal: o controlador XP340<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Para comandar essa opera\u00e7\u00e3o complexa, a Lobo Solu\u00e7\u00f5es optou pelo XP340<\/a>. Esse controlador se destaca por entregar o desempenho de controladores de grande porte em um design compacto e IoT Ready, sendo ideal para aplica\u00e7\u00f5es que exigem alta capacidade de processamento em espa\u00e7os reduzidos. 
  
E como um dos maiores desafios enfrentados pela Lobo Solu\u00e7\u00f5es foi a integra\u00e7\u00e3o de mais de 230 componentes na planta piloto, o XP340<\/a> simplificou esse processo ao oferecer m\u00faltiplas interfaces de comunica\u00e7\u00e3o, como portas Ethernet e RS-485.<\/p>\n\n\n\n

A arquitetura do sistema fez uso extensivo do protocolo Modbus RTU para a comunica\u00e7\u00e3o com dispositivos escravos na rede, permitindo a leitura confi\u00e1vel de instrumentos de diferentes fabricantes em uma \u00fanica infraestrutura. Al\u00e9m disso, o suporte ao protocolo OPC UA garante que o sistema esteja preparado para integra\u00e7\u00f5es futuras com plataformas em nuvem e solu\u00e7\u00f5es de an\u00e1lise de Big Data, caso necess\u00e1rio.<\/p>\n\n\n\n

The XP340<\/a> \u00e9 equipado com um processador ARM de 32 bits de alta velocidade, capaz de processar l\u00f3gicas complexas e m\u00faltiplas malhas PID simultaneamente. Na aplica\u00e7\u00e3o do LabTam, o controlador gerencia as resist\u00eancias el\u00e9tricas de aquecimento dos reatores, onde o tempo de resposta e a precis\u00e3o s\u00e3o vitais para evitar o “overshoot” t\u00e9rmico que danificaria os catalisadores. <\/strong> A robustez do hardware permite a execu\u00e7\u00e3o de at\u00e9 16 tarefas em paralelo, garantindo que as rotinas de seguran\u00e7a tenham prioridade absoluta de processamento em rela\u00e7\u00e3o \u00e0s tarefas de aquisi\u00e7\u00e3o e tratamento de dados.<\/p>\n\n\n\n

Veja como as principais caracter\u00edsticas do XP340 atuam diretamente no controle da opera\u00e7\u00e3o:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

XP340<\/strong><\/td>Benef\u00edcio no BioSiSH2<\/strong><\/td><\/tr><\/thead>
Entradas anal\u00f3gicas<\/td>Leitura precisa de sensores de temperatura (RTD)
e transmissores de press\u00e3o.<\/td><\/tr>
Sa\u00eddas anal\u00f3gicas<\/td>Controle proporcional de
v\u00e1lvulas e pot\u00eancias de aquecimento.<\/td><\/tr>
Protocolo
Modbus RTU e TCP<\/td>		Integra\u00e7\u00e3o com medidores
de vaz\u00e3o e analisadores de g\u00e1s.<\/td><\/tr>
Firewall
integrado<\/td>		Prote\u00e7\u00e3o cibern\u00e9tica dos dados
de pesquisa contra amea\u00e7as externas.<\/td><\/tr>
Suporte a
WebVisu<\/td>		Monitoramento remoto do reator sem a necessidade de acessar o computador da sala de controle.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

E a alta densidade de E\/S do XP340<\/a> tamb\u00e9m foi um diferencial para o projeto. Em um \u00fanico m\u00f3dulo, o controlador re\u00fane 16 entradas digitais, 16 sa\u00eddas digitais a transistor, 5 entradas anal\u00f3gicas de tens\u00e3o\/corrente, 2 entradas anal\u00f3gicas para sensores de temperatura RTD e 4 sa\u00eddas anal\u00f3gicas. Essa configura\u00e7\u00e3o permitiu integrar a maior parte dos instrumentos de campo diretamente ao controlador central<\/strong>, reduzindo custos com cabeamento e minimizando potenciais de falha no sistema.\u00a0\u00a0<\/p>\n\n\n\n

A robustez da aplica\u00e7\u00e3o tamb\u00e9m se deve \u00e0s capacidades de mem\u00f3ria do controlador:<\/p>\n\n\n\n

Mem\u00f3ria<\/strong><\/td>XP340<\/strong><\/td>Fun\u00e7\u00e3o no BioSiSH2<\/strong><\/td><\/tr><\/thead>
Mem\u00f3ria de programa<\/td>8 MB<\/td>Armazenamento de todas as l\u00f3gicas de controle e seguran\u00e7a.<\/td><\/tr>
Mem\u00f3ria de vari\u00e1veis simb\u00f3licas<\/td>6 MB<\/td>Gest\u00e3o de milhares de tags internas e de comunica\u00e7\u00e3o.<\/td><\/tr>
Mem\u00f3ria retentiva<\/td>7,5 KB<\/td>Preserva\u00e7\u00e3o de setpoints e estados em caso de queda de energia.<\/td><\/tr>
Mem\u00f3ria de arquivos do usu\u00e1rio<\/td>8 MB<\/td>Armazenamento de receitas de experimentos e logs locais.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n
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Essas especifica\u00e7\u00f5es garantem que o controlador n\u00e3o sofra com lat\u00eancia<\/strong>, mantendo o tempo de ciclo est\u00e1vel mesmo com a rede Modbus RTU operando em carga m\u00e1xima.   <\/p>\n\n\n\n

Veja mais um case de sucesso com hidrog\u00eanio verde:<\/strong> First American hydrogen powered catamaran uses Xpress technology <\/a><\/p>\n\n\n\n

Engenharia distribu\u00edda e intuitividade com o SCADA BluePlant<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Se o XP340<\/a> \u00e9 o c\u00e9rebro da planta, o BluePlant<\/a> atua como o sistema nervoso e a mem\u00f3ria do BioSiSH2. Desenvolvido sobre a plataforma Microsoft Windows Presentation Foundation (WPF), ele oferece uma interface moderna e intuitiva para que a planta seja operada de forma assistida, segura e eficiente.<\/p>\n\n\n\n

O uso da tecnologia WPF\/XAML no BluePlant possibilita a cria\u00e7\u00e3o de sin\u00f3ticos independentes de resolu\u00e7\u00e3o e gr\u00e1ficos de alta qualidade mesmo em telas com grande quantidade de objetos din\u00e2micos<\/strong>. Isso se reflete em telas intuitivas que permitem acompanhar, em tempo real, o fluxo de reagentes (CH\u2084, CO\u2082) e a forma\u00e7\u00e3o dos produtos, com anima\u00e7\u00f5es que indicam o estado de abertura das v\u00e1lvulas e o funcionamento dos aquecedores.   <\/p>\n\n\n\n

The BluePlant<\/a> tamb\u00e9m permite a engenharia distribu\u00edda, onde m\u00faltiplos desenvolvedores podem trabalhar no projeto simultaneamente via rede, acelerando o comissionamento da planta. Al\u00e9m disso, sua arquitetura cliente-servidor nativa em 64 bits garante estabilidade para opera\u00e7\u00f5es de longa dura\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

O papel cr\u00edtico do historiador e da gest\u00e3o de alarmes<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Na pesquisa cient\u00edfica, o dado \u00e9 o ativo mais valioso. Por isso, o historiador avan\u00e7ado do BluePlant<\/a> pode ser configurado para registrar continuamente cada vari\u00e1vel de processo em bancos de dados SQL, assegurando a rastreabilidade dos experimentos.

Diferentemente de sistemas tradicionais que utilizam linguagens interpretadas, como VBA ou VBScript, o BluePlant<\/a> \u00e9 baseado em linguagens compiladas .NET (C# e VB.NET), o que resulta em maior estabilidade, desempenho e seguran\u00e7a na grava\u00e7\u00e3o dos logs<\/strong>, requisitos essenciais para ambientes que demandam a integridade e confiabilidade dos dados ao longo do tempo.<\/p>\n\n\n\n

J\u00e1 o gerenciamento de alarmes do BluePlant \u00e9 estruturado para garantir que nenhum desvio operacional passe despercebido. Para isso, podem ser definidos grupos de alarmes com diferentes n\u00edveis de severidade, permitindo uma resposta proporcional a cada situa\u00e7\u00e3o:<\/p>\n\n\n\n