PROPOSTA DE METODOLOGIA DE TRABALHO COM TÉCNICAS DE MANUTENÇÃO PREDITIVA E PREVENTIVA
Fernando Luís de Moura (01) George Ramon de M. Santos (02) Marcelo Jonathas de M. santos (03)
Resumo
O presente trabalho evidencia a aplicabilidade e retorno financeiro na utilização de técnicas de manutenção preditiva e preventiva, bem como a confiabilidade e disponibilidade de equipamentos de refrigeração, permutadores ou trocadores de calor, em vários processos industriais dentro de uma cadeia de refino de petróleo.
1. Introdução
Com a crescente demanda de produção de petróleo e concorrência existente no mercado, dia após dia, torna-se necessário a utilização de meios que visem proporcionar uma melhor competitividade e produtividade industrial. A importância dada à gestão estratégica da manutenção tem se tornado um diferencial a fim de atender as exigências do mercado.
Na REPAR – Refinaria Presidente Getúlio Vargas, em Araucária-PR, uma das Unidades de refino do Abastecimento da PETROBRAS, os permutadores ou trocadores de calor do tipo ventiladores, no qual se aplica esse trabalho de manutenção preditiva e preventiva, são de extrema importância dentro dos processos industriais da refinaria.
Imagem I - Conjunto de Ventiladores da U-HDS, unidade de produção construída em 2002/2003
Quando foi construída, há mais de 31 anos, os equipamentos da refinaria foram projetados e dimensionados para processar a carga necessária naquela época. Hoje, com o quase que triplo aumento da carga primária que possuía a refinaria, a necessidade de aprimoramento tecnológico no processo e nos equipamentos nele envolvidos foi evidente. Isso ocorreu e está ocorrendo: novas máquinas (compressores, sopradores, bombas), novas tecnologias (novos processos), porém, a quantidade de ventiladores não pode ser alterada pois o espaço físico para a instalação desses equipamentos é restrito.
Imagem II: Conjunto de Ventiladores da Unidade de Destilação, construída em 1977.
Um sistema de manutenção preditiva em processos que denotam um alto grau de complexidade, importância para o processo produtivo, deve ter o respaldo da diretoria empresarial a fim de obter resultados desejados.
A conscientização operacional quanto à importância de uma técnica de manutenção preditiva deve ser constantemente relembrada para que todo o trabalho de coleta de dados da situação do equipamento contemple posteriormente um trabalho de análise, caso contrário, não há aplicabilidade do método.
2. Breve histórico
A história da manutenção nos últimos 80 anos pode ser dividida em três fases: A primeira fase contempla o período anterior a segunda guerra mundial onde não havia mecanização industrial, os equipamentos não eram complexos e na maioria das vezes superdimensionados.
Economicamente era inviável a sistematização da manutenção e aplicava-se praticamente só a manutenção corretiva.
Na segunda fase, que vai da segunda guerra mundial até os anos 60, houve um aumento da demanda de produtos acompanhado por uma crescente mecanização e redução da complexidade das instalações industriais. A confiabilidade, planejamento e controle de manutenção entraram no foco das indústrias.
Na terceira fase, a partir da década de 70, aumentou a preocupação quanto à qualidade assegurada dos produtos e crescentes exigências relacionadas a segurança do trabalho e meio ambiente tiveram grande contribuição na melhoria da sistemática de manutenção.
Foi na terceira fase que os conceitos de manutenção preditiva se tornaram mais evidentes em relação a sua importância.
3. Tipos de manutenção Corretiva Preventiva Preditiva Proativa 3.1 Manutenção corretiva [1]
Faz-se a intervenção devido ao aparecimento de falha que torna o equipamento indisponível ou com baixa confiabilidade.
3.2 Manutenção preventiva [1]
Manutenção preventiva é a atuação realizada de forma a reduzir ou evitar a falha ou queda no desempenho, obedecendo a um plano previamente elaborado, baseado em intervalos definidos de tempo.
3.3 Manutenção preditiva [1]
Manutenção preditiva é a atuação realizada com base em modificação de parâmetro de condição ou desempenho, cujo acompanhamento obedece a uma sistemática.
3.4 Manutenção proativa [1]
Na manutenção proativa faz-se a intervenção com base na freqüência de ocorrência da falha. Através do extrato de informações do histórico dos equipamentos identifica-se a causa básica das falhas freqüentes e modifica-se o projeto para reluzí-las.
A manutenção proativa cria ações conetivas que objetivam as causas da falha-raiz, não apenas sintomas. Seu objetivo central é aumentar a vida da máquina mecânica ao invés de fazer reparos quando em geral nada está quebrado,
aceitar a falha como rotina e normal substituindo a manutenção de falha em crise pela manutenção de falha programada.
3.5 Trabalho em equipe [1]
O trabalho em equipe é o fator crítico de sucesso da manutenção. Esta é a maior dificuldade das organizações e a maior causa que determina o sucesso ou o fracasso empresarial. Às vezes, uma organização com muitos talentos individuais consegue resultados inferiores a uma outra com menos talentos individuais e mais espírito de equipe. Esta é uma questão que precisa ser encarada, pois é o fator critico de sucesso mais importante de uma empresa que pretende ser excelente.
4. Permutadores – Ventiladores no Processo Produtivo da REPAR
Os equipamentos em que são aplicadas essas rotinas de manutenção preventiva são Permutadores de calor do tipo ventiladores cujo diâmetro nominal varia de 3000 a 4000 mm. Sua função principal é refrigerar, um feixe de tubulações aletadas por onde circula o produto a ser refrigerado.
Existem, no total, 159 ventiladores semelhantes na Refinaria, divididos da seguinte forma:
U-2100 - Unidade de Destilação 54 equipamentos U-2200 - Unidade de Craqueamento 46 equipamentos U-2500 - Unidade de Desasfaltação 40 equipamentos U-2600 - Unidade de Hidrodessulferização
do Diesel 19 equipamentos
imagem III: Disposição de alguns dos ventiladores da unidade de destilação.
Secção de Ventiladores no topo da unidade de destilação Entradas dos produtos a serem refrigerados nos ventiladores
Esses equipamentos têm papel fundamental no processo já que, se não trabalharem com alta eficiência e confiabilidade, o processo produtivo será bastante prejudicado se aquele produto, que por ali circula, não for resfriado adequadamente e quantitativamente, devendo ser re-processado ou descartado, diminuindo assim, o lucro sobre o barril de petróleo processado. Alguns desses ventiladores se tornaram ao longo do tempo, na refinaria, indispensáveis para a produtividade da Unidade de Produção seja ela, Craqueamento, Desasfaltação, Destilação ou Hidrotratamento; se algum deles falhar, aqueles que são indispensáveis, poderão causar um alto prejuízo financeiro, na grandeza de milhares de reais, pois aquele produto em processo, não será refrigerado adequadamente e terá que passar pelo sistema novamente, prejudicando assim todo o rendimento da unidade.
Imagem IV: Tubulações aletadas para melhor aproveitamento da ventilação produzida (desconsiderar tela de proteção).
5. Processo de Manutenção Preditiva nos Ventiladores da REPAR 5.1 Vibração
Existe uma rotina de acompanhamento de vibração do conjunto do Ventilador: Motor + Mancais, através de um sistema de software + coletor bastante utilizado e conhecido em grandes empresas.
Software:
Imagem VI: Descrição do software de comparação e tratamento dos dados coletados na rotina de vibração.
Coletor: CSI-2130. Periodicidade: Mensal
Imagem VII: Técnico coletando vibração de um determinado equipamento utilizando o CSI
A partir dos dados coletados nesse acompanhamento de vibração do equipamento (mancais do motor – lado acoplado e oposto ao acoplado, mancais do ventilador – lado acoplado e oposto ao acoplado), é realizada uma programação de intervenção preventiva no equipamento conforme já foi citado anteriormente.
Figura I: Relatório de vibração dos ventiladores gerado pelo software CSI
Existe também, em cada equipamento, um sensor de vibração que “desarma” o motor elétrico, fazendo com que o equipamento fique inoperante e seja realizada uma inspeção preventiva no mesmo.
Imagem VIII: Sensores de vibração instalados nos equipamentos
5.1.1 Inspeção
A inspeção preventiva, decorrente dos métodos preditivos, adotada há pouco tempo, consiste na inspeção dos mancais, pás e torque de fixação das mesmas no conjunto; obedecendo a recomendação do fabricante de cada equipamento. A inspeção realizada é manual e visual, no relatório (figura 3) são registrados os danos ou as avarias encontradas. Com esses dados em mão, o técnico de manutenção, dedicado somente à programação de manutenção dos
ventiladores, planeja todos os materiais e a mão-de-obra necessários para a intervenção preventiva no equipamento. Juntamente com os técnicos de operação é planejada uma “janela” na produção para que aquela intervenção preventiva aconteça sem prejudicar a rentabilidade da unidade. Na página seguinte, um exemplo de relatório de inspeção.
Figura II: Programação semanal de manutenção contendo intervenções preventivas.
Figura III: Relatório de inspeção preditiva realizada em um equipamento durante uma parada de produção não-programada da unidade.
5.2 Acompanhamento Rotação e Corrente Elétrica
Existe também, uma rotina de acompanhamento da corrente elétrica do motor e a rotação do conjunto, comparando-a com os dados nominais com o objetivo de identificar deficiência no funcionamento do mesmo, como danos nos mancais e motor elétrico operando em baixo rendimento.
Nessa rotina, acompanhamos também o histórico do equipamento, isto é, quantas vezes ele sofreu intervenção no último ano e se houve intervenções pelo mesmo motivo dentro de um prazo de 90 dias. Caso isso ocorra, é realizado um acompanhamento mais aprofundado naquele equipamento para tentar encontrar esse problema repetitivo que está prejudicando o funcionamento do equipamento e o processo produtivo da unidade operacional.
Figura IV: Modelo do relatório de acompanhamento rotação e corrente elétrica dos equipamentos da unidade de destilação.
Imagem IX: Conjunto de Ventiladores 2606 na U-HDS: Na indisponibilidade operacional de um desses, a produtividade da planta cai pela metade.
6. Perda de Produtividade na Refinaria
Como já foi dito anteriormente, esses equipamentos se tornaram essenciais para o processo produtivo, sendo esse afetado diretamente devido a indisponibilidade de algum deles. (VTP – Ventilador, seguido de sua numeração de referência na unidade de produção)
6.1 Disposição dos Ventiladores na Unidade HDS
VTP-2606 2 equipamentos - Na indisponibilidade operacional de um desses, a produtividade da planta cai pela metade.
VTP-2636 8 equipamentos - Na indisponibilidade operacional de dois desses, a produtividade da planta reduz 20% e aumenta a temperatura do diesel que retornaria para tanque, necessitando ser re-processado.
VTP-2640 4 equipamentos - Na indisponibilidade operacional de dois desses, aumenta a temperatura do diesel que retornaria para tanque, necessitando ser re-processado.
A indisponibilidade operacional dos outros 5 equipamentos dessa unidade não interfere diretamente na produtividade.
6.2 Disposição dos Ventiladores na Unidade de Destilação
VTP-2112 12 equipamentos - Na indisponibilidade operacional de um desses, a produtividade da planta reduz 20%.
VTP-2118 8 equipamentos - Na indisponibilidade operacional de um desses, a planta deixa de produzir adequadamente o QAV (Querosene de Aviação), necessitando esse ser re-processado. VTP-2126 4 equipamentos - Na indisponibilidade operacional de um
desses, a planta deixa de transformar GOP (Gás Óleo Pesado) em CAP (Cimento Asfáltico de Petróleo), sendo o GOP descartado, pois não teria mais utilidade no processo.
VTP-2138 2 equipamentos - Na indisponibilidade operacional de um desses, a planta deixa de produzir solvente, influenciando diretamente, na rentabilidade da unidade.
VTP-2142 2 equipamentos - Mesmo caso dos equipamentos acima. A indisponibilidade operacional dos outros 16 equipamentos dessa unidade não interfere diretamente na produtividade.
6.3 Disposição dos Ventiladores na Unidade de Craqueamento
VTP-2201 16 equipamentos - Na indisponibilidade operacional de um desses, a produtividade da planta reduz 5%.
VTP-2209 2 equipamentos - Na indisponibilidade operacional de um desses, a produtividade da planta reduz 20%.
VTP-2216 4 equipamentos - Na indisponibilidade operacional de um desses, a produtividade da planta reduz 3%.
VTP-2220 12 equipamentos - Na indisponibilidade operacional de um desses, a produtividade da planta reduz 5%.
A indisponibilidade operacional dos outros 12 equipamentos dessa unidade não interfere diretamente na produtividade.
Imagem XII: Corredor de Ventiladores na Unidade de Craqueamento.
6.4 Disposição dos Ventiladores na Unidade de Desasfaltação
VTP-2501 16 equipamentos - Na indisponibilidade operacional de um desses, a produtividade da planta reduz 5%, na inoperância de dois, a produtividade cai para 10% e assim continua progressivamente.
VTP-2502 4 equipamentos - Na indisponibilidade operacional de um desses, a produtividade da planta reduz 10%.
VTP-2503 2 equipamentos - Na indisponibilidade operacional de um desses, a produtividade da planta reduz 10%.
VTP-2504 6 equipamentos - Na indisponibilidade operacional de um desses, a produtividade da planta reduz 20%.
VTP-2505 6 equipamentos - Na indisponibilidade operacional de um desses, a produtividade da planta reduz 5%.
VTP-2506 3 equipamentos - Na indisponibilidade operacional de um desses, a produtividade da planta reduz 20%.
A indisponibilidade operacional dos outros 3 equipamentos dessa unidade não interfere diretamente na produtividade.
Imagem XIII: Corredor de Ventiladores na Unidade de Desasfaltação.
7. Importância dos Ventiladores no Processo
A partir dessa análise realizada no item anterior, fica fácil quantificar as perdas que a indisponibilidade desses equipamentos provocam na Refinaria. Vale ressaltar que, como esses equipamentos são “trocadores de calor”, a eficiência dos mesmos e, conseqüentemente, a perda de produtividade de cada um, está diretamente ligado à temperatura ambiente e as condições climáticas na região onde a refinaria está instalada.
7.1 Análise Quantitativa
Nesta secção analisaremos quantitativamente a importância dos ventiladores, permutadores, no processo produtivo.
7.1.1 Unidade de Hidrodessulferização do Diesel, U-HDS
A unidade possui 19 equipamentos dos quais apenas 5, se ficarem indisponíveis, não afetam a produtividade da unidade, ou seja, 73% desses equipamentos têm que estar sempre disponíveis para a unidade produzir em carga total.
Imagem XIV: Ventiladores 2640 na Unidade HDS
7.1.2 Unidade de Destilação, U-2100
A unidade possui 54 equipamentos dos quais apenas 16, se ficarem indisponíveis, não afetam a produtividade da unidade, ou seja, 70% desses equipamentos têm que estar sempre disponíveis para a unidade produzir em carga total.
7.1.3 Unidade de Craqueamento, U-2200
A unidade possui 46 equipamentos dos quais apenas 12, se ficarem indisponíveis, não afetam a produtividade da unidade, ou seja, 73% desses equipamentos têm que estar sempre disponíveis para a unidade produzir em carga total.
Imagem XV: Um dos ventiladores da secção 2112 na U-2100
7.1.4 Unidade de Desasfaltação, U-2500
A unidade possui 40 equipamentos dos quais apenas 3, se ficarem indisponíveis, não afetam a produtividade da unidade, ou seja, 92,5% desses equipamentos têm que estar sempre disponíveis para a unidade produzir em carga total.
Imagem XVII: Secção 2503 na U-2500 no piso da unidade. No topo da unidade, podemos observar outra secção de ventiladores.
Imagem XIX: Um dos ventiladores da secção 2501 na U-2500
7.2 Conclusão
A unidade operacional onde os ventiladores são mais importantes para o processo é a U-2500, onde praticamente todos os ventiladores (92,5%), interferem no processo produtivo se ficarem indisponíveis.
A secção de ventiladores que gera maior distúrbio operacional é a 2606 na U-HDS. Lá existem apenas 2 ventiladores e a indisponibilidade de um deles limita a carga da unidade em 50%.
Deve-se observar que a real necessidade de funcionamento desses equipamentos como também a quantificação das perdas geradas devido sua indisponibilidade, que podem variar, estão diretamente ligados à situação climática da região onde a refinaria é instalada, dentre eles podemos ressaltar: temperatura ambiente e umidade relativa do ar.
8. A Importância da Manutenção Preditiva na REPAR
Através dos planos de manutenção preditiva em prática e direcionados aos ventiladores na REPAR, a indisponibilidade não-programada dos ventiladores, essa que gera perda de rentabilidade, passou a ser reduzida cada vez mais em busca do ideal: equipamento crítico não para sem estar programado para manutenção preventiva. Assim, se o processo envolvesse somente os ventiladores, todas as unidades sempre estariam em carga plena produzindo o máximo possível.
9. Referências Bibliográficas
[1] Pinto, Alan Kardec; Xavier, Júlioi Nascif. Manutenção:Função Estratégica 1ª edição, Qualymanrk, Rio de Janeiro, 1998.
[2] James C. Fitch, P.E. Manutenção Proativa pode economizar dez vezes mais do que práticas de manutenção preventiva / preventiva convencionais, Artigo na Internet.
1. Engenheiro Mecânico, Petróleo Brasileiro S/A, Gerente Setorial
2. Téc. Manutenção Júnior, Petróleo Brasileiro S/A, graduando em Engenharia Mecânica.
