Parecer Técnico IBP19018 - sem tel · IBPTECH - Instituto Brasileiro de Peritos em Comércio Eletrônico e Telemática Ltda. Al. Campinas 463 – 13°Andar – Jardim Paulista -

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PARECER TÉCNICO IBP19018

VALE S .A .

C O N S U L EN T E

S Ã O P A U L O , 0 9 D E F E V E R E I R O D E 2 0 1 9

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SUMÁRIO

1. OBJETIVO ................................................................................................................................................... 3 2. VISÃO GERAL DO SISTEMA DE COLETA DE DADOS ..................................................................................... 3 3. TRATAMENTO DOS DADOS ........................................................................................................................ 6 4. ANÁLISE DOS DADOS REAIS ....................................................................................................................... 14 5. VERIFICAÇÃO EM LABORATÓRIO ............................................................................................................... 18 6. CONCLUSÕES ............................................................................................................................................. 25 7. ENCERRAMENTO........................................................................................................................................ 26




1. OBJETIVO

Atendendo à solicitação da Vale S.A. (“Consulente”), examinar componentes do Sistema

Automático de Coleta de Dados, fornecidos, instalados e configurados por empresas

terceiras ao longo dos últimos meses, de forma a avaliar, sob o ponto de vista do

tratamento e processamento dos dados coletados pelos sensores (piezômetros), se estes

dados mantiveram comportamento normal ao longo do tempo e se registraram ou não as

discrepâncias recentemente questionadas, quando corretamente visualizadas. Cabe

salientar de plano que este documento não aborda questões relacionadas a outras áreas

do conhecimento.

2. VISÃO GERAL DO SISTEMA DE COLETA DE DADOS

A Consulente informou que a instrumentação adotada no monitoramento da barragem

incluía, entre outros dispositivos e sistemas, uma ampla matriz que evoluiu para quase

uma centena de piezômetros, que são sensores de pressão largamente empregados em

todo o mundo para, em termos simples, determina a altura da coluna de água (m.c.a)

ou carga piezométrica sob a qual este tenha sido instalado. Segundo informou a

Consulente1, como a pressão exercida por uma coluna de água é diretamente

proporcional à sua altura (quanto mais alta a coluna, maior a pressão exercida), a

informação de pressão de coluna de água fornecida pelo piezômetro combinada à

informação prévia da profundidade de instalação do próprio piezômetro permite inferir

o nível de água de um poço de monitoramento.

1 As informações estranhas à Tecnologia da Informação são tratadas neste documento exclusivamente com o objetivo de contextualizar a presente análise dos sistemas eletrônicos, sendo vedada qualquer outra interpretação ou finalidade.




A leitura dos piezômetros tradicionais é realizada manualmente, por um operador que se

dirige a cada poço de monitoramento pelo menos uma vez por mês, em conformidade

com as determinações e normas pertinentes.

Todavia, a Consulente foi modernizando esses recursos ao longo do tempo. Entre os

diversos projetos, é de interesse para o presente estudo que em janeiro de 2018 a

Consulente contratou, por empreitada, o fornecimento e a instalação de um Sistema de

Instrumentação Geotécnica Automatizada e Monitoramento de Vídeo2. Um dos

aperfeiçoamentos foi a substituição da tradicional coleta manual e local de dados pela

coleta remota e automática de dados via rádio. Em setembro de 2018, os fornecedores já

haviam modernizado 46 do total de 94 piezômetros instalados. Cada uma das novas

unidades é composta, em termos simples, por: (i) um piezômetro propriamente dito que

realiza as medições no interior da barragem3; e (ii) dispositivo para leitura, armazenamento

e transmissão de dados, conhecido como datalogger4.

2 “Contrato de Empreitada Parcial para a Implantação do Sistema de Instrumentação Geotécnica Automatizada e Monitoramento de Vídeo com Fornecimento de Materiais”, submetido a exame no arquivo “10512 - CONTRATO 5500050003 - BUREAU - PARTE 01.pdf”

3 Piezômetro de corda vibrante de marca RST Instruments e modelo VW2100.

4 Datalogger de marca RST Instruments e modelo DT2011B equipado com antena de transmissão para posterior integração com o sistema RSTAR L900.




Figura 1 - Equipamento de coleta e transmissão de dados ligado ao piezômetro

Em 09 de janeiro de 2019, os fornecedores foram colocando progressivamente em

operação diversas partes do sistema. Com isso, ficou disponível o módulo central

composto por rádio para recebimento dos dados5 e armazenamento central de dados via

datalogger6.

Com essa arquitetura, os diversos nós da rede, compostos por piezômetro, datalogger

local e rádio local, poderiam passar a ser comunicar com a central RTU, composta por rádio

central e datalogger central, evoluindo depois para o sistema automático de

monitoramento e alarme, cuja avaliação não está no escopo do presente estudo.

5 Unidade de terminal remoto (RTU) de marca RST Instruments, modelo L900

6 Datalogger marca Campbell, modelo CR310




Figura 2 – Representação simplificada do sistema de instrumentação geotécnica automatizada

Resulta que durante a fase de implantação, os dados provenientes dos 46 piezômetros

modernos são automaticamente coletados e registrados no datalogger, porém a partir

desse ponto são copiados via conexão remota de rede e então processados e interpretados

manualmente. Em fase posterior todo esse procedimento passaria a ser automático,

concluindo o novo projeto de monitoramento e alarme.

3. TRATAMENTO DOS DADOS

No âmbito do presente exame verificaram-se os componentes do novo sistema,

abrangendo procedimentos automatizados ou não. Em síntese, comprovou-se que os

novos piezômetros instalados na barragem automaticamente medem pressão e

temperatura, armazenam esses dados em datalogger local e os transmitem para uma

unidade central dotada de um rádio para receber esses dados (RTU) e dispositivo de

Antena receptora Datalogger

RTU

46 piezômetros acoplados a coletores/transmissores de dados

Conexão de rede




armazenamento (datalogger centralizador). Verificou-se que, por enquanto, esses dados

são coletados manualmente e depois tratados por rotinas e por programas Excel.

Primeiramente, identificou-se que o fabricante do piezômetro7 requer que seja realizada

uma calibração inicial para instalação do aparelho, denominada “leitura zero”. Trata-se de

uma leitura inicial feita quando o piezômetro não está submetido a qualquer carga.

Após esse procedimento e o registro dos parâmetros obtidos, o instrumento é instalado

e entra em operação, passa a automaticamente realizar, armazenar e transmitir as

medidas, em período configurável. Os dados são então coletados na unidade central e

passar a poder ser visualizados, porém, a pressão medida pelo piezômetro não pode ser

lida diretamente. Para que se conheça a pressão real medida pelo piezômetro é necessário

fazer a subtração entre a medida que cada dispositivo transmitiu e a sua “leitura zero”,

além de considerar um fator de calibração que também é específico de cada instrumento.

Caso esses procedimentos não sejam rigorosamente seguidos ou mesmo se se considerar

“leitura zero” equivocada, os resultados visualizados não serão corretos.

Para ilustrar as análises realizadas e os resultados obtidos, serão inicialmente expostas as

evidências pertinentes a uma das ocorrências analisadas.

A figura a seguir mostra parte de uma das planilhas de monitoramento8. A coluna “Leitura

PE (digits)” apresenta as medidas efetivamente geradas por um dos piezômetros em

campo e que depois foram coletadas no datalogger centralizador. Os dados da coluna

“Carga Piez. (m.c.a)”, por sua vez, resultam do processamento de uma fórmula embutida

na planilha e que leva em consideração a diferença entre a medição efetivamente realizada

7 Manual de instruções do piezômetro VW2100, contido no arquivo “vw2100.pdf”, código hash SHA1 “644DEA693FD0B95B906543927E9995722D80B28C”.

8 Os documentos e mensagens são apresentados neste documento mediante solicitação e autorização da Consulente.




e a “leitura zero” desse equipamento específico, visível na primeira linha de dados com o

valor “7758,5”, obtido em 04/09/2018 às 10h15.

Figura 3 – Exemplo de tabela de conversão de leituras

As medições subsequentes devem seguir os mesmos critérios, o que pode ser verificando

nas primeiras linhas subsequentes, constando que o instrumento em análise começou a

coletar dados em campo por volta das 02h00m do dia 10/01/2019, com uma leitura a cada

5 minutos.

No entanto, verificou-se que no dia 10/01/2019 surge inconsistência em relação aos dados

anteriores, conforme assinado na figura abaixo:

Figura 4 – Tabela de conversão com valores coletados manualmente e automaticamente




Para analisar essa ocorrência, é necessário recorrer ao manual do fabricante onde consta

que a pressão real aferida é diretamente proporcional9 ao fator de calibração

representado pelo campo “Linear Gage Factor”, como confirma a Consulente. Como no

exemplo aqui apresentado esse fator é positivo e como a “leitura zero” representa a

medição do piezômetro sem carga, constata-se tecnicamente que qualquer carga aplicada

ao piezômetro irá refletir em um aumento de pressão e, consequentemente, em uma

redução do valor da medição (“Leitura PE”). Portanto, leitura acima da “Leitura zero”

representa inconsistência na interpretação dos dados fornecidos pelo piezômetro, o que

pode ser visto10 na coluna “Carga Piez. (m.c.a)” na forma de números negativos.

A Consulente demonstra por e-mail submetido a exames que na tarde do dia 23/01/2019

foi informada pelo fornecedor sobre a existência de “leituras discrepantes” que

começaram nesse caso no dia 10/01/2019 e recomenda que seja realizada análise

detalhada, acreditando esse fornecedor que a origem das inconsistências seja a troca de

identificadores dos instrumentos. Verifica-se que esse fornecedor, encarregado do

projeto, deixou de colocar em cópia o fornecedor responsável pelo fornecimento dos

equipamentos, programas, instalação e configurações, portanto pelos mencionados

identificadores dos instrumentos.

9 O manual explicita a relação entre a pressão aferida (P), o fator de calibração (CF), a leitura zero (L0) e a leitura realizada (L), a saber: P = CF (L0 – L), ou ainda, L = L0 – P/CF. Notar que L sempre é inferior a L0.

10 Cabe salientar que NÃO é escopo do presente trabalho estudar tais dados sob o ponto de vista geotécnico, analisa-se tão somente o processamento dos dados coletados pelos instrumentos.




Figura 5 – E -mail recebido pela Consulente na tarde de 23/01/2019

Verifica-se ainda que, diante do e-mail recebido, a Consulente verificou a questão e

prontamente advertiu e reiterou aos fornecedores a necessidade de diagnóstico e

resolução rápida e prioritária da alegada falha de identificação, como se constata nos dois

e-mails a seguir.




Figura 6 – E-mail enviado pela Consulente em 24/01/2019





Constata-se que ainda nesse mesmo dia, a Consulente reitera aos fornecedores a

necessidade “análise rápida” e determina “sanar rapidamente esse problema”, além de

estabelecer que, se eles não corrigissem o sistema, deveria ser realizada “a coleta manual

dos dados” dos pontos com divergências, conforme e-mail a seguir.


A Consulente recebeu resposta do fornecedor informando que examinaria seu programa

na próxima semana, informando que “para a próxima semana vamos agendar uma visita

ao local para sanar o problema”, conforme mensagem a seguir.




Figura 9 –E-mail recebido pela Consulente em 24/01/2019

Em resposta, a Consulente solicitou que as providências deveriam ser tomadas no dia

seguinte, 25/01/2018, ao invés da próxima semana informada pelo fornecedor.

Figura 10 –E-mail enviada pela Consulente em 24/01/2019

No entanto, a visita não foi realizada no dia seguinte (25/01/2019), dia do rompimento da

barragem.

Em síntese, as mensagens submetidas a exame pela Consulente trazem a suposição de que

as “leituras discrepantes” estariam relacionadas à uma possível troca dos identificadores




de alguns dos instrumentos, além de advertências da Consulente aos fornecedores pela

ausência de dados e necessidade de solução imediata dos problemas no tratamento dos

dados

4. ANÁLISE DOS DADOS REAIS

Com base na metodologia adotada, procedeu-se à coleta e análise dos dados reais

existentes no sistema, considerando inclusive as mensagens trocadas entre a Consulente

e os fornecedores. Os dados foram gerados pelos 46 piezômetros em campo, transmitidos

pelos dataloggers locais à RTU, armazenados no datalogger concentrador e coletados

manualmente pelos fornecedores antes do rompimento da barragem. Foram obtidos

também telas e registros coletados diretamente da RTU e do datalogger concentrador em

06/02/2019 e 08/02/2019.

O exame dos dados indicou que existe uma discrepância entre as quantidades de

dataloggers locais registrados na RTU (50 dispositivos) e no datalogger concentrador (46

dispositivos). Os 4 dispositivos que estão registrados na RTU mas não no datalogger

concentrador apresentam os números de série 014160, 014161, 014162 e 014176.

Constatou-se também que os 50 dispositivos foram cadastrados na RTU de forma

sequencial, de 014131 a 014180 (dados coletados em 06/02/2018):




Figura 11 –Dataloggers locais cadastrados na RTU (parte 1 de 2)

Figura 12 –Dataloggers locais cadastrados na RTU (parte 2 de 2)




No entanto, a configuração do datalogger centralizador mostra que estavam cadastrados

apenas 46 dos 50 dispositivos, também de forma sequencial. É possível perceber a falta

dos 4 dispositivos restantes nas listas de configuração do datalogger:

Figura 13 –Dataloggers locais cadastrados no datalogger centralizador (parte 1 de 3)









É possível notar ainda que, além de estarem configurados 46 dispositivos, os dados de

diagnóstico de todos os dispositivos a partir do 18º (DT11-18) foram coletados

erroneamente, sendo que foram registrados para todos eles os dados de diagnóstico do

17º dispositivo (DT11-17). Por essa razão, os números de série de todos os dispositivos a

partir do 18º registrados nos logs aparentam ser iguais aos do 17º (a saber, 14147).

Como 4 dos dispositivos registrados na RTU não estavam registrados no datalogger

centralizador e este datalogger lê os dados provenientes da RTU de forma sequencial, isso

indica que os dados dos 4 dispositivos não conhecidos pelo datalogger centralizador foram

inseridos nas posições de outros dispositivos, e ainda que os dados dos 4 últimos

dispositivos foram perdidos, ou seja, não foram salvos no datalogger centralizador (vide

capítulo posterior do presente Parecer).

5. VERIFICAÇÃO EM LABORATÓRIO

Os exames e resultados descritos no capítulo anterior foram submetidos a verificação em

laboratório conduzida pelos subscritores e com a participação de representantes da

Consulente e representante da empresa TecWise Sistemas de Automação, fornecedora,

instaladora e configuradora do sistema (“Fornecedora”).




Com esse escopo, foi realizada simulação em bancada do sistema utilizando equipamentos

do mesmo modelo dos instalados em campo, cedidos para o exame pela Fornecedora,

contendo, em síntese:

1 (um) datalogger concentrador, marca Campbell, modelo CR310;

1 (um) RTU, marca RST Instruments, modelo L900;

4 (quatro) dataloggers/transmissores, marca RST Instruments, modelo

DT2011B, dos quais, apenas 3 foram conectados a piezômetros;

3 piezômetros de corda vibrante, marca RST Instruments, modelo VW2100.

Os quatro dataloggers locais foram então configurados pelo representante da Fornecedora

para transmitirem dados à RTU de testes, na seguinte ordem:

Primeiro datalogger configurado: S/N DT14194, com piezômetro

Segundo datalogger configurado: S/N DT14195, com piezômetro

Terceiro datalogger configurado: S/N DT15232, sem piezômetro

Quarto datalogger configurado: S/N DT15231, com piezômetro

A figura a seguir demonstra o procedimento realizado:

Figura 16 – Dispositivos cadastrados na RTU de testes

A RTU de testes foi então conectada ao datalogger concentrador. Todas as configurações

e medições foram realizadas por meio de computador conectado diretamente ao sistema

de testes por meio dos mesmos programas proprietários utilizados no sistema real,

conforme o representante da Fornecedora.




Figura 17 – Esquema de montagem da bancada de testes

Por padrão, a RTU envia ao datalogger concentrador um pacote que contém, em

sequência, os dados de todos os dataloggers locais pré-configurados na RTU. É imperativo

notar que a sequência dos dados transmitidos pela RTU ao datalogger concentrador segue

exatamente a ordem de cadastro dos dataloggers locais na RTU, conforme esquematização

simplificada abaixo:

Assim, uma vez montada a bancada de testes com os dataloggers locais já configurados

para se comunicarem com a RTU, foi necessário preparar o datalogger concentrador para

tratar os dados recebidos da RTU.

A preparação do datalogger concentrador é feita por meio de uma rotina de programação

na qual se define a ordem de cada datalogger cadastrado e, para cada um, a ordem dos

dados recebidos. Cumpre notar que, nessa configuração de testes, a ordem dos

equipamentos locais informada ao datalogger centralizador propositalmente não

correspondeu à ordem previamente cadastrada na RTU:

DT15231 DT15232 DT14195 DT14194

Início Fim




Ordem cadastrada na RTU Ordem informada ao datalogger DT14194 DT14194 DT14195 DT14195 DT15232 DT15231 DT15231 DT15232

Uma vez que o datalogger centralizador foi configurado pela fornecedora, constatou-se

que a RTU passou a enviar a ele os dados transmitidos pelos dataloggers locais. No entanto,

os dados referentes ao DT15231 se encontravam trocados com os dados referentes ao

DT15232, conforme mostra a figura abaixo:

Figura 18 – Dados exibidos incorretamente

O único datalogger local que não estava conectado a um piezômetro era o DT15232,

porém o programa acusou falta de dados (valor “zero”) para o DT15231 (linha

“DT115231_Hz”). Isso ocorreu porque a ordem dos dispositivos locais informada ao

datalogger centralizador não correspondia à ordem na qual esses dispositivos foram

cadastrados na RTU. Assim, os dados coletados pelos dispositivos locais estavam corretos,

porém foram visualizados de forma equivocada.




Para simular a correção desse problema, foi necessário reconfigurar a RTU para fazê-la

reconhecer os 4 dataloggers locais na mesma ordem que a informada ao datalogger

centralizador (DT14194, DT14195, DT15231 E DT15232). Feito isso, o programa passou a

exibir os dados na ordem correta:

Figura 19 – Dispositivos recadastrados na RTU de testes

Figura 20 – Dados exibidos corretamente

Segundo informado pelo representante da Fornecedora, sempre que há uma inserção ou

remoção de um datalogger local do sistema, é necessário reconfigurar a RTU para que ela

possa reconhecer os novos equipamentos inseridos na rede ou descartar eventuais

equipamentos removidos. Da mesma forma, é necessário rever as configurações do




datalogger centralizador para que a ordem cadastrada dos dispositivos locais em ambos

os equipamentos (RTU e datalogger centralizador) seja consistente.

Após essa constatação, a RTU de testes foi reprogramada com os quatro dataloggers locais

de testes e mais um quinto “datalogger local”, em verdade inexistente na bancada, que

recebeu o número serial fictício 15000. Esse datalogger “fantasma” foi inserido

propositalmente no meio da sequência de dataloggers reais para averiguar como o sistema

se comportaria frente a essa situação. A adição desse quinto datalogger pode ser

comprovada na figura a seguir:

Figura 21 – Cadastramento de datalogger “fantasma” na RTU

No entanto, o datalogger centralizador não foi informado da alteração realizada na RTU:

Ordem cadastrada na RTU Ordem informada ao datalogger DT14194 DT14194 DT14195 DT14195

DT15000 (“fantasma”) DT15231 DT15231 DT15232 DT15232 -

O datalogger centralizador estava preparado para receber dados de 4 dataloggers locais

apenas, não de 5 dataloggers. Ainda, esperava que após os dados do DT14195 viessem os

dados do DT15231. Assim, ao terminar de receber os dados corretos do DT14195, recebeu

dados “fantasmas” de um datalogger inexistente e os colocou nos próximos campos,

reservados ao DT15231. Em seguida, recebeu da RTU os dados do DT15231, e os colocou




nos próximos campos, que estavam reservados ao DT15232. Por fim, não havia mais

campos reservados para um quinto datalogger, portanto os dados do DT15232 foram

perdidos. Logo, houve um deslocamento (“shift”) das informações recebidas da RTU,

associando equivocadamente leituras de uns instrumentos a outros no momento da

aquisição, conforme figura abaixo:

Figura 22 – Leituras exibidas incorretamente após “shift” de dados

Nota-se na figura acima que, de fato, os dados supostamente do DT15231 apresentam

valores “NAN”11, pois na verdade se tratam do datalogger “fantasma”. Ainda, observa-se

que a leitura correta do DT15232, que deveria ser “0” (pois o DT15232 não estava

conectado a um piezômetro), desapareceu, sendo que em seu lugar o programa exibe os

dados do outro datalogger DT15231. Além disso, o datalogger “fantasma” 15000 não se

encontrava na lista, pois não foi configurado no datalogger concentrador.

Conclui-se dessa análise que o datalogger concentrador fez um deslocamento (“shift”) dos

dados recebidos da RTU, por consequência da discrepância entre o número de dataloggers

cadastrados e o número efetivo de dataloggers transmitindo dados.

11 NAN (“Not A Number”) é o resultado esperado quando não há um instrumento transmitindo.




Cumpre notar que os exames descritos foram realizados com equipamentos, softwares e

demais recursos fornecidos especificamente para este fim pela Fornecedora, foram

configurados e operados pelo seu representante técnico e se basearam em informações

fornecidas pelos representantes, conhecidas anteriormente ou públicas.

6. CONCLUSÕES

Com base no escopo e critérios estabelecidos, na metodologia adotada, nas limitações

existentes, nos dados coletados e nas informações recebidas, conclui-se que:

a) O exame de componentes do Sistema Automatizado de Coleta de Dados

contratado pela Consulente, fornecidos, instalados e configurados por empresas

terceiras ao longo dos últimos meses, confirmaram que os dados coletados pelos

instrumentos piezométricos mantiveram comportamento normal, no âmbito da

Tecnologia da Informação, e não registraram as discrepâncias questionadas

recentemente.

b) Confirmou-se que tais dados se mostram consistentes, no âmbito da Tecnologia

da Informação, quando corretamente visualizadas.

c) Confirmou-se que as discrepâncias em tela resultam de visualização incorreta dos

dados coletados nos sensores piezométricos, ocorrência que foi provocada por erro

na configuração de partes do sistema, atividade sob responsabilidade de

fornecedor da Consulente.

d) A incorreção dos dados visualizados já havia sido identificada, motivo pelo qual a

Consulente requereu, advertiu e reiterou aos seus fornecedores na solução do

problema.

Cumpre esclarecer que, a critério da Consulente, os subscritores podem produzir parecer

complementar com detalhamento dos estudos pertinentes.




7. ENCERRAMENTO

A Consulente, ao receber, utilizar ou divulgar o presente parecer ou as informações nele

contidas, automaticamente concorda em assumir exclusivamente para si as

responsabilidades pertinentes, comprometendo-se a isentar e proteger o IBPTECH, seus

sócios, diretores, peritos e colaboradores de qualquer reivindicação eventualmente

resultante. Todas as conclusões contidas no presente parecer foram baseadas nas

informações recebidas e nos métodos adotados e limitações e restrições existentes, assim

IBPTECH e seus sócios, diretores, gerentes, peritos e colaboradores se reservam o direito

de realizar revisões e complementações, sem as quais não assumem qualquer

responsabilidade ou obrigação relacionada à exatidão, veracidade, integridade,

consistência ou suficiência das informações recebidas, assim como qualquer obrigação de

inspecionar, validar ou investigar tais informações ou eventual omissão nos dados

submetidos a exames. Quaisquer considerações relacionadas ao conteúdo do presente

documento devem ser primeiramente submetidas aos subscritores para a devida

apreciação.

Encerra-se o presente parecer técnico que contém 26 folhas impressas em seu anverso,

sendo esta última datada e assinada.

São Paulo, 09 de fevereiro de 2019.

Dr. Giuliano Giova Diretor

Eng. Gustavo Batistuzzo Gerente Técnico (CREA-SP 5063368260)

Marcelo Henrique Fritz Analista de Sistemas

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