O cenário atual do setor elétrico tem sido tema de diversos artigos da literatura especializada e as opiniões de diversos especialistas deste segmento, colocadas sob os vários pontos de vistas e associados aos fatos ocorridos ultimamente nas instalações do sistema elétrico, retratam com bastante clareza e equilíbrio, a situação em que se encontra o setor elétrico brasileiro.
Dentro deste contexto, as áreas de manutenção das empresas assumem um papel estratégico no sentido de minimizar os efeitos causados por esse cenário. Porém, a realidade das áreas de manutenção das empresas não condiz com as suas necessidades para enfrentar o grande desafio que se apresenta, isto é, continuar a garantir a qualidade da energia elétrica, através da confiabilidade e disponibilidade dos equipamentos, a um menor custo possível, dentro de cenário tão adverso.
Para muitos especialistas os recentes “apagões” e colapsos no abastecimento de energia elétrica, mais do que fatos isolados, revelam o caos em que se encontra o setor elétrico brasileiro. Outros, mais ponderados, admitem que a situação requer providências urgentes, mas não crêem no agravamento generalizado das dificuldades de abastecimento, com racionamentos e “apagões” contínuos.
Todos, no entanto, concordam que esta situação é conseqüência dos seguintes fatores:
§ Demanda crescente e dificuldades econômicas; § Escassez de novos projetos;
§ Envelhecimento de equipamentos;
§ Capital privado e a competitividade do mercado; § Complexidade da nova tecnologia;
§ Aposentadoria de especialistas; § Pouca formação de mão de obra; § Primazia do financeiro sobre o técnico.
2.5 MÉTODOS DE MANUTENÇÃO
Diversos métodos de manutenção têm sido desenvolvidos e publicados, mas o que se tem verificado é que ainda não foi possível desenvolver uma política única a ser aplicada na totalidade dos equipamentos de sistemas de potência. Algumas políticas de manutenção priorizam o enfoque econômico (custo), outras priorizam a disponibilidade, ou seja, a probabilidade de um equipamento estar disponível para operação durante um determinado intervalo de tempo.
As políticas de manutenção sejam em situação emergencial ou numa situação programada, utilizam um desses três procedimentos (COSTA, 1995):
a) substituição – realiza-se a troca completa do equipamento ou de seus componentes1.
1
Após a substituição o equipamento retorna à operação “tão bom quanto um novo” (as good as new), melhorando os índices de confiabilidade.
b) reparo mínimo – inspeciona-se o equipamento e se reparam ou se trocam apenas os componentes falhados ou com defeito, garantindo a operação do equipamento por mais um tempo2.
c) reforma – executa-se a troca de componentes e fazem-se reparos, melhorando os índices de confiabilidade, embora não obtendo tão bons resultados como na substituição.
A principal dificuldade relativa aos métodos de manutenção encontra-se em determinar quais itens devem ser inspecionados e qual a freqüência de inspeções dos equipamentos. Um dos grandes desafios para engenheiros e pesquisadores é elaborar um modelo matemático fiel, que represente o funcionamento dos equipamentos elétricos e os procedimentos de manutenção. As políticas de manutenção atuais estão distantes das pesquisas, pois as mesmas utilizam o “bom senso”, enquanto a pesquisa assume muitas vezes modelos matemáticos simplificados.
Dentre os diversos trabalhos publicados por NAKAGAWA (1979), deve-se ressaltar um sobre política de manutenções preventivas na qual um equipamento é restaurado instantaneamente através de um reparo mínimo, no caso de uma falha. Esta política foi denominada Manutenção Preventiva Imperfeita, tendo em vista que, após a restauração, a unidade permanecera na mesma curva de taxas de falha que tinha antes da falha. Este modelo apresenta o tempo de vida inalterado, sendo que após o reparo mínimo, o equipamento é considerado “tão ruim quanto velho” (as bad as old).
EBRAHIMI (1993) apresentou um trabalho de análise de custos em manutenção de equipamentos. Este trabalho procurou incorporar custos em modelos de manutenção que utilizavam o conceito IFRA – Increasing failure rate (taxa de falha crescente média). No caso da falha dois programas de substituição podiam ser aplicados: trocar o equipamento ou trocar apenas o componente falhado (reparar o equipamento). Segundo EBRAHIMI, alguns fatores devem ser analisados para efetivar a escolha correta:
§ Tempo de vida de um novo equipamento; § Tempo de vida restante do velho equipamento;
2
Após o reparo mínimo o equipamento é retornado para a operação, no estado que ele se encontrava antes da ocorrência da falha (as bad as old) . A confiabilidade do sistema é essencialmente a mesma antes da
§ Custo de um novo equipamento;
§ Custo do reparo do equipamento no instante da falha.
Em 1975, PROCTOR e WANG apresentaram um estudo sobre o processo de deterioração dos equipamentos elétricos, baseados em processos de Markov. Este trabalho considera que o envelhecimento de um equipamento ocorre lentamente, em estágios nos quais o mesmo vai se deteriorando e conseqüentemente, alterando suas características e sua confiabilidade, até alcançar o estado de falha ocasionada pelo desgaste total. SIM e ENDRENYI (1988) desenvolveram o modelo anterior, apresentando outros estados dos equipamentos, tais como: estados de falha aleatória e, em manutenção. Após executada a manutenção preventiva, o equipamento retorna a um estado de deterioração menor ao que se encontrava antes da manutenção. Foi desenvolvido um algoritmo para determinar a periodicidade ótima entre as manutenções preventivas, através da minimização da indisponibilidade do equipamento, devido às falhas e a ação da manutenção.
KIM e LEE, em 1992 apresentaram um trabalho para calcular o MTBF (tempo médio entre falhas) durante um dado intervalo de tempo, para um sistema operando a dois estados. Utilizou-se um algoritmo de simulação Monte Carlo, para o cálculo do MTBF.
Alguns modelos existentes de otimização de intervalos de inspeções de disponibilidade de proteção foram desenvolvidos, destacando-se entre eles um modelo baseado em probabilidade de ocorrência de falha múltipla (MOBRAY, 1992), isto é: Probabilidade de Falha Múltipla = Indisponibilidade do dispositivo de proteção x
Probabilidade de Falha da Função Protegida
Esta probabilidade é definida pela empresa em função do risco que a mesma está disposta a assumir3. A probabilidade de falha da função protegida pode ser calculada, logo,
ocorrência da falha ou da manutenção preventiva. 3
No desenvolvimento desta dissertação, que será vista a posteriori, utilizou-se a probabilidade de falha múltipla, para o cálculo da periodicidade entre as manutenções preventivas dos relés de proteção. Calculou-se a indisponibilidade dos relés, em função das taxas de falha e, após a determinação das mesmas, utilizando-se as equações dos modelos de confiabilidade e a probabilidade de falha da função protegida (Linhas de Transmissão, Transformadores, etc.), determinaram-se as diversas probabilidades de falha múltipla, em função do tempo. Conhecendo-se estas probabilidades, finalmente determina-se a
restaria calcular a indisponibilidade do dispositivo de proteção. Este modelo demonstra que, quanto maior a freqüência de inspeção, maior será a disponibilidade do dispositivo de proteção.
Em 1995, KECECIOGLU, desenvolveu um modelo para determinar o intervalo ótimo entre as inspeções, maximizando a disponibilidade dos equipamentos, susceptíveis a apresentarem falhas ocultas4.
2.6 TIPOS DE MANUTENÇÃO
PINTO e XAVIER (1998) salienta que atualmente são definidos seis tipos básicos de manutenção:
§ Manutenção Corretiva não Planejada; § Manutenção Corretiva Planejada; § Manutenção Preventiva;
§ Manutenção Preditiva; § Manutenção Detectiva; § Engenharia de Manutenção5
.
A manutenção Preventiva é constituída de quatro métodos (SMITH, 1993): § Manutenção Preventiva Baseada no Tempo (Programada);
§ Manutenção Preventiva Baseada na Condição (Preditiva); § Tarefa de Descoberta de Falhas (Detectiva);
§ Funcionamento até a Falha.
periodicidade ótima entre as manutenções preventivas dos relés de proteção, em função do risco que a empresa está disposta a assumir (no nosso caso, o estudo assumiu um risco de 3% - ver Seção 6.4).
4
Este modelo serviu como base para o desenvolvimento de um dos modelos de confiabilidade desenvolvidos nesta dissertação.
5 A Engenharia de Manutenção é um conjunto de atividades organizadas realizadas com o objetivo básico de desenvolver e aperfeiçoar metodologias, estudos, técnicas de manutenção de equipamentos, sistemas e instalações, de forma a manter as suas características construtivas, bem como otimizar os custos
Buscando uma homogeneização entre os autores, apresentam-se a seguir os seguintes tipos de manutenção.
2.6.1 MANUTENÇÃO PREVENTIVA
De acordo com SMITH (1993, p.10), a Manutenção Preventiva “é o desempenho de tarefas de inspeção ou execução que foram pré-planejados para serem realizadas em pontos específicos no tempo, para reter as capacidades funcionais de equipamentos ou sistemas em operação”.
XAVIER (1998) define Manutenção Preventiva como “a atuação realizada para prevenir ou evitar falhas ou queda no desempenho, obedecendo-se um planejamento baseado em intervalos definidos de tempo”. Já TAVARES (1999) define a Manutenção Preventiva como “todos os serviços de inspeções sistemáticas, ajustes, conservação e eliminação dos defeitos, visando evitar falhas”.
A Manutenção Preventiva “é um conjunto de ações preventivas baseadas no tempo – ou de acordo com critérios pré-estabelecidos – e ações preventivas baseadas na condição – com o objetivo de reduzir ou eliminar a incidência de falhas ou a degradação das funções de um equipamento” (XENOS, 1998, p.35).
2.6.1.1 MANUTENÇÃO PREVENTIVA BASEADA NO TEMPO OU