A percepção do problema

No estudo em questão, a cadeia de suprimentos do segmento industrial e seu processo produtivo foram analisados de forma sistêmica e utilizando-se a metodologia de Churchman (1972) que sugere um planejamento para o enfoque sistêmico:

- Identificar claramente os sistemas, seus subsistemas e componentes, estruturando de forma adequada a análise;

- Considerar cada componente como se fosse um sistema; - Estabelecer o objetivo pretendido com clareza;

- Estabelecer as medidas de rendimento do sistema definindo as variáveis que irão mensurá-las;

- Criar alternativas viáveis, buscando processos e/ou tecnologias diferentes, com rendimentos diferentes;

- Otimizar os sistemas e subsistemas de forma integrada;

- Calcular o rendimento e o custo para cada alternativa, de cada um dos sistemas, subsistemas e seus componentes;

- Integrar os subsistemas de cada uma das alternativas de forma a gerar soluções consistentes para o sistema;

- Avaliar as alternativas através da relação custo/benefício, custo/nível de rendimento ou outra metodologia de avaliação econômica.

O primeiro passo executado foi entender o sistema de fornecimento de energia elétrica, dividi-lo em pelo menos três sistemas: o de fornecimento de energia elétrica da concessionária local, o de produção de energia própria e o sistema de proteção e seletividade (responsável pela qualidade da operação interligada) e assim estudar os três sistemas individualmente e suas interações quando em operação conjunta.

O sistema da concessionária

A concessionária fornece energia elétrica à LUBNOR em 69 kV, através de duas linhas de transmissão oriundas de uma mesma subestação, localizada no porto do Mucuripe próximo a estação consumidora.

A qualidade no fornecimento de energia elétrica por parte do sistema CHESF/COELCE é fator determinante para a baixa confiabilidade apresentada pelo sistema de geração de energia da LUBNOR.

O sistema de fornecimento apresenta um elevado número de ocorrências em oscilações de tensão e freqüência causadas pelos mais diversos motivos.

As primeiras medições, realizadas pela concessionária local, mostraram que os afundamentos variam aproximadamente entre 67% e 88% com durações entre 28ms e 770ms. Estes estudos foram repetidos em intervalos de dois meses de duração.

O número elevado de eventos desta natureza aumenta sobremaneira o risco do colapso geral no fornecimento de energia da LUBNOR, como também eleva o número de operações do disjuntor de interligação e o desligamento constante das cargas selecionadas no sistema de descarte.

O uso mais intenso de variadores de velocidade no acionamento de motores elétricos, sem a avaliação do seu comportamento frente às depressões de tensão da rede elétrica, tem causado impactos significativos na produção das plantas de processo.

Em muitos casos, as oscilações na rede de fornecimento causaram desligamentos de cargas acionadas por variadores de velocidade e estes desligamentos, por serem de cargas principais na planta, levaram à total parada do processo produtivo.

Esta estatística, apesar de não pertencer ao sistema de geração própria de energia pela termelétrica, foi sempre a ela associada e se confundiu ao longo do tempo com a performance do sistema de geração.

O sistema de co-geração

O sistema de co-geração é composto de uma turbina movida à gás natural, um gerador elétrico de 4,0 MVA de potência e uma caldeira recuperadora de vapor capaz de produzir 15 t/h de vapor a uma pressão de 12 kg/cm2.

A atual capacidade de geração já não atende completamente a demanda de energia elétrica e vapor da unidade. Atualmente, a LUBNOR compra energia da concessionária e é obrigada a utilizar uma caldeira convencional para complementar a necessidade de vapor de suas plantas de processo. Esta caldeira convencional já completou sua vida útil e hoje se estuda sua substituição.

Com base em informações técnicas fornecidas pela LUBNOR, foi verificado que desde o início de sua operação, o sistema de co-geração apresentou uma série de problemas que foram sendo resolvidos ao longo dos anos. Alguns deles foram:

- Software de controle da turbina;

- Projeto de controle do sistema de exportação de energia elétrica; - Sistema de gás combustível;

- Sistemas auxiliares; - Sistema de ar de admissão. O sistema de proteção e seletividade

Este sistema é composto por um conjunto de relés de proteção, cuja finalidade é interromper o circuito elétrico quando ocorrerem falhas na rede da concessionária ou na rede da industria. Exemplos de falhas são curto circuitos, sobrecargas, sub e sobre freqüência, sub e sobre tensões e falta de sincronismo. Os relés de proteção devem atuar de forma seletiva, isto é, isolar somente a região defeituosa.

Foi utilizado, após a entrada em operação do sistema termelétrico, um estudo preliminar de proteção e seletividade executado antes da compra do sistema de co- geração, durante a ampliação da subestação de entrada.

Durante o projeto da termelétrica, foi sugerido pela SOLAR, fabricante da turbina, a instalação de relé função 78 (surto vetorial) para proteger o sistema contra uma súbita oscilação que poderia acoplar novamente o sistema da LUBNOR com o da rede externa fora de sincronismo.

Tal relé causou grandes problemas, por ser de difícil ajuste, não ser possível torná-lo seletivo e ainda não ser compatível com um sistema de fornecimento fraco da concessionária local, fazendo com que qualquer perturbação na rede causasse sua atuação e, conseqüentemente, o desligamento da interligação.

Assim, a LUBNOR atravessou um período de tentativas de ajustes no qual quando o relé 78 estava em determinado ajuste, uma perturbação na concessionária provocava o desligamento do disjuntor de acoplamento em um tempo relativamente longo levando também o sistema de co-geração a ser desligado por atuação do relé multifunção do gerador. O resultado era a total falta de energia nas unidades.

Foi, então, iniciado o estudo de proteção e seletividade pela área de engenharia de sistemas elétricos da PETROBRAS e sua implantação concluída em 1999.

Tal estudo excluiu o uso do relé 78 e a padronização dos relés instalados na SE-650 (subestação de entrada), pois além da diversidade existente ainda existiam relés antigos com dificuldade de seletividade no estudo da proteção proposto.

Conclusões preliminares

As análises acima ficaram restritas a um dos principais insumos da cadeia de suprimentos da LUBNOR, o fornecimento de energia elétrica. As primeiras avaliações mostravam um grave problema no fornecimento de energia elétrica por parte da concessionária local em conjunto com um sistema de co-geração de energia posto em operação no final do ano de 1995. O ano seguinte foi o ano da entrada em operação da planta de lubrificantes naftênicos.

A nova planta, por possuir características diferenciadas das demais, exigia uma fonte de energia elétrica de alta confiabilidade e disponibilidade. Esta foi uma das razões da instalação de um sistema próprio de geração de energia elétrica. Com o início da operação da planta de lubrificantes se começou realmente a perceber a qualidade da energia elétrica fornecida pela concessionária.

Começaram a surgir inúmeros problemas operacionais com o aumento do nível de automação e acionamentos eletronicamente construídos, pois estes dispositivos são extremamente sensíveis à qualidade da energia elétrica disponível na instalação.

Outro problema notado foram os danos causados à planta de lubrificantes por descontinuidade no processo produtivo devido a desligamentos de alguns equipamentos vitais ao processo (que causam o desligamento de toda uma planta) ou por falta de suprimento de energia elétrica que provoca o mesmo efeito. Tais paradas impõem à planta de lubrificantes mudanças bruscas de temperatura e pressão o que, ao longo do tempo, leva a danos severos em alguns equipamentos. Esta planta opera com pressões e temperaturas bastante elevadas, não sendo recomendado, portanto, ciclos ou regimes alternados destas duas variáveis.