MANUTENÇÃO PREVENTIVA: APLICAÇÃO DE UM PLANO DE MANUTENÇÃO PARA O REDUTOR DO YAW DE UM AEROGERADOR

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA

CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

MANUTENÇÃO PREVENTIVA: APLICAÇÃO DE UM PLANO DE MANUTENÇÃO PARA O REDUTOR DO

YAW DE UM AEROGERADOR

GIOVANNI HERBERT DE ARAÚJO NATAL- RN, 2021

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA

CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

MANUTENÇÃO PREVENTIVA: APLICAÇÃO DE UM PLANO DE MANUTENÇÃO PARA O REDUTOR DO

YAW DE UM AEROGERADOR

GIOVANNI HERBERT DE ARAÚJO

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso de Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos para a obtenção do título de Engenheiro Mecânico, orientado pelo Prof. Mestre Igor Lopes de Andrade.

NATAL - RN 2021

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA

CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

MANUTENÇÃO PREVENTIVA: APLICAÇÃO DE UM PLANO DE MANUTENÇÃO PARA O REDUTOR DO

YAW DE UM AEROGERADOR

GIOVANNI HERBERT DE ARAÚJO

Banca Examinadora do Trabalho de Conclusão de Curso

Prof. Me. Igor Lopes de Andrade ___________________________

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Orientador

Prof. Dr. Evans Paiva da Costa Ferreira ___________________________

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Avaliador Interno

Prof. Dr. Kleiber Lima de Bessa ___________________________

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Avaliador Interno

NATAL, 23 de julho de 2021.

● Dedicatória

Dedico este trabalho aos meus pais, meu irmão, minha esposa, meus familiares e amigos.

● Agradecimentos

Primeiramente, gostaria de agradecer a Deus por ter me dado força, saúde e determinação para não me deixar desistir diante dos obstáculos encontrados durante toda essa jornada.

A meu pai, minha mãe e meu irmão que me deram base, foram meu apoio, incentivo e minha inspiração para que eu concluísse mais um ciclo na minha vida.

A minha esposa pela compreensão, paciência e amparo me dado nos momentos de fraquezas e aflições.

A todos os meus familiares e amigos que sempre torceram por mim e compreenderam minha ausência nos encontros perdidos.

A esta universidade, seu corpo docente, direção e administração que oportunizaram a janela que hoje vislumbro um horizonte superior.

A meu orientador Igor Lopes, pelo suporte no pouco tempo que lhe coube, pelas suas orientações, correções e incentivos para concluir minha graduação.

ARAÚJO, Giovanni Herbert de. Manutenção preventiva: aplicação de um plano de manutenção para o redutor do yaw de um aerogerador. 2021. 46 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal-RN, 2021.

● Resumo

A presente pesquisa objetiva a criação e a implementação de um plano de manutenção no redutor do yaw de um aerogerador. No contexto apresentado a manutenção aparece como função estratégica para solucionar e prevenir falhas aumentando a disponibilidade e confiabilidade do aerogerador. Para isso, realizou-se um estudo de caso em um parque eólico no Estado do Rio Grande do Norte. Trata-se de uma pesquisa descritiva de natureza quantitativa. São descritas características dos aerogeradores e como foi realizado o plano de manutenção. Ao final, foi possível concluir através das últimas coletas de óleo que o plano de manutenção apresentou eficácia, pois foi constatado que o redutor do yaw não apresentou nenhuma falha, certificando-o do êxito após a sua implementação.

Palavras-chave: manutenção; aerogerador; lubrificação.

ARAÚJO, Giovanni Herbert de. Preventive Maintenance: application of a maintenance plan for the yaw reducer of a wind turbine. 2021. 46 p. Conclusion work project (Graduate in Mechanical Engineering) - Federal University of Rio Grande do Norte, Natal-RN, 2021.

● Abstract

The present work aims to create and implement a maintenance plan for the yaw reducer of a wind turbine. In the presented context, maintenance appears as a strategic function to solve and prevent failures, increasing the availability and reliability of the wind turbine. For this, a case study was carried out in a wind farm in the state of Rio Grande do Norte. This is descriptive research of a quantitative nature. Characteristics of the wind turbines and how the maintenance plan were carried out are described. In the end, it was possible to conclude, through the last oil collections, that the maintenance plan was effective, as it was found that the yaw reducer did not present any failures, certifying its success after its implementation.

Keywords: Maintenance; generator; lubrification.

● Sumário

● Dedicatória i

● Agradecimentos ii

● Resumo iii

● Abstract iv

● Sumário v

1 Introdução 1

1.1 Objetivos 2

2 Revisão bibliográfica 3

2.1 Manutenção industrial 3

2.2 Aerogerador 9

2.3 Lubrificação 12

2.4 Manutenção de aerogerador 15

2.3.1 Práticas recomendadas pelo Manual do Aerogerador e pelos Técnicos da Manutenção de um Parque Eólico no RN 18

3 Metodologia 23

3.1 Plano de Manutenção 23

4 Análise e discussões 28

4.1 Aplicação do plano de manutenção 29

5 Considerações Finais 36

6 Referências 37

1 Introdução

A manutenção é uma atividade que tem como objetivo intervir nos equipamentos, a fim de reparar e manter a máquina como um padrão determinado pela empresa, para desempenhar a função designada. Em todo o campo industrial, onde existir máquina, existirá algum tipo de manutenção (TELES, 2019). No decorrer da pesquisa, a manutenção será mostrada como função estratégica, desconsiderando-se a visão de que manutenção existe apenas como uma forma de reparo.

Para muitas empresas de pequeno e médio porte, a manutenção é vista como forma de gastos, porém a realidade é bem diferente do que o interpretado por essas companhias. A manutenção estratégica tem um papel importantíssimo até mesmo na redução dos gastos da empresa. Esses gastos são evitados através da diminuição do lucro cessante (parada de produção da máquina ocasionada pela falha), aumento da vida útil do equipamento, aumento na produção, aumento na segurança do ambiente e das pessoas, redução da demanda de serviços nos equipamentos entre outros (TELES, 2019).

Uma falta de manutenção resulta na diminuição da disponibilidade e confiabilidade, um aumento do lucro cessante, muitas vezes sendo necessário passar dias esperando peças com a produção toda parada, ocasionando um grande prejuízo financeiro. Outro fator resultante é a diminuição da vida útil do equipamento (TELES, 2019).

A lubrificação industrial é uma forma de manutenção bastante comum.

Equipamentos mal lubrificados têm uma diminuição significativa em sua vida útil, pois eleva-se a quantidade de vibrações e oxidações, há um aumento do atrito, o que consequentemente aumenta os desgastes elevando as temperaturas das peças em contato (CABRAL, 2015). Tal procedimento é fundamental para a manutenção em aerogeradores, uma vez que as turbinas eólicas são dotadas de diversas partes mecânicas que necessitam de lubrificação.

Para cada parque eólico é contratado uma empresa que faça a manutenção dos aerogeradores garantindo uma disponibilidade de 97% das turbinas em funcionamento. Caso não garanta essa disponibilidade está sujeito a multa (SILVA,

2016). Então sabendo desta informação é de extrema importância garantir a disponibilidade e confiabilidade dos aerogeradores. Para que se tenha esta garantia, é necessária uma manutenção estratégica bem-feita, evitando-se ao máximo a não- intervenção na turbina eólica.

Uma manutenção mal realizada no aerogerador ocasiona prejuízos ao parque e a empresa terceirizada que é responsável pela manutenção, tendo em vista que vai reduzir a disponibilidade das turbinas em funcionamento. Estes prejuízos também se dão pelo fato de as peças terem valores elevados, por conta de suas dimensões, tecnologia envolvida e lucro cessante (TRAJANO, 2017).

O plano foi direcionado para o redutor do yaw devido ao fato de este ativo usualmente apresentar quebras. Falhas estas que podem impactar decisivamente o funcionamento do aerogerador, causando prejuízos com paradas e consequente lucro cessante, além de este ser um componente robusto e dispendioso. É nesse contexto que emerge a necessidade de se estruturar o plano de manutenção aqui proposto.

Assim, o primeiro capítulo do desenvolvimento sintetiza uma revisão bibliográfica que está dividida em quatro partes. Manutenção industrial, lubrificação, aerogerador e manutenção de aerogeradores. O segundo capítulo do desenvolvimento aplica um plano de manutenção para o redutor do yaw de um aerogerador.

1.1 Objetivos

Desse modo, o objetivo principal da presente pesquisa é executar um plano de manutenção para o redutor do yaw de um aerogerador. Os objetivos específicos da pesquisa irão explanar sobre os componentes de um aerogerador, além de apresentar como se realiza parte da manutenção de um aerogerador. A iniciativa é de grande valia tanto para a equipe de planejamento e controle da manutenção (PCM) e para empresas terceirizadas que fazem manutenção nos aerogeradores quanto para técnicos iniciantes, uma vez que envolve conhecimento de alguns procedimentos específicos feitos nas turbinas eólicas.

2 Revisão bibliográfica

2.1 Manutenção industrial

A manutenção industrial é uma atividade que pode maximizar os lucros quando aplicada e gerenciada de forma correta. Esta atividade tem como foco dar uma assistência técnica necessária para corrigir, monitorar e prevenir falhas em equipamentos (ALMEIDA, 2014). É uma atividade de intervenção da manutenção nos equipamentos para manter a integridade física dos processos industriais, a fim de garantir e restabelecer as condições funcionais dentro dos padrões prescritos (KARDEC; NASCIF, 2019).

De acordo com Xenos (2017), deficiências na manutenção podem prejudicar uma empresa de diversas formas. Segundo o autor, equipamentos que perdem o desempenho têm paradas na produção. A fabricação de produtos de má qualidade prejudica o meio-ambiente e impacta negativamente na produtividade, isto se torna mais crítico quando a empresa necessita dos equipamentos para a produção. Assim, a baixa qualidade e o declínio na produtividade acabam afetando de forma negativa a longevidade da empresa. Com a melhoria do gerenciamento, a manutenção entra como um papel estratégico no aumento da produtividade e nos ganhos potenciais da produção.

De acordo com Teles (2019) a manutenção tem papel estratégico quando é voltada para os resultados empresariais da organização e deixa de ser eficiente para se tornar eficaz. Para que isto aconteça não basta reparar, há de se garantir a disponibilidade do equipamento para produção e reduzir a probabilidade de parada evitando o lucro cessante (momento que a empresa deixou de “lucrar” por conta da parada do equipamento). Quando a manutenção entra com sua força na estratégia das empresas os ganhos se tornam nítidos, as vantagens são: aumento da disponibilidade; aumento do faturamento e do lucro; aumento da segurança pessoal e das instalações; redução da demanda de serviços; otimização de custos; redução de lucro cessante; preservação ambiental. Enfim, “manutenção existe para que não haja manutenção” (KARDEC; NASCIF, 2019, p. 11). Tendo como base o pensamento de Kardec e Teles, entende-se que atuar apenas em falhas e panes com manutenção corretiva não planejada é um excelente negócio apenas para empresas que vivem de

assistências técnicas, há de se tratar a manutenção como função estratégica e não no conserto de equipamentos.

A manutenção é algo que apresenta muita repulsão para algumas empresas, pois normalmente quando uma empresa está executando algum reparo em um equipamento que apresentou alguma falha é normal colocar uma placa com a expressão “em manutenção”, isto pode ser um dos fatores pelos quais muitas vezes as pessoas e pequenas empresas interpretam a manutenção como sendo apenas algo para recolocar em funcionamento, um gasto (XENOS, 2017).

De acordo com a NBR-5462 (1994) existem três principais tipos de manutenção. São a manutenção corretiva, a manutenção preventiva e a manutenção preditiva. Por outro lado, os autores Kardec e Nascif (2019) adotam seis tipos ou estratégias da manutenção que consegue abordar desde a restauração emergencial até a melhoria. São elas: Manutenção corretiva não planejada, manutenção preventiva, manutenção preditiva, manutenção detectiva, manutenção corretiva planejada e engenharia de manutenção.

No que tange à manutenção corretiva, a NBR-5462 (1994) assinala que este tipo de manutenção é efetuado após acontecer uma pane ou uma falha que tem como finalidade recolocar um item em condições de desempenhar uma função requerida.

Normalmente após acontecer a pane, ou seja, a parada da máquina, uma equipe é destinada para restabelecer o mais rápido possível o funcionamento do equipamento.

O problema é que nem sempre é possível colocar em funcionamento o equipamento para exercer sua função destinada em pouco tempo. Esta espera depende de algumas variáveis que deixam a manutenção corretiva como a mais cara de todas.

Algumas dessas variáveis são: lucro cessante, atraso na produção, perda de cliente, compra de peças sem a negociação do valor, mantenedor trabalhando sobre pressão podendo aumentar as chances de acidente (ALMEIDA, 2014).

Quando se trata a manutenção como função estratégica, todos os tipos são válidos, basta saber quando utilizar e em quais equipamentos. A corretiva normalmente entra como estratégia de utilização em equipamentos com baixo valor, não compromete o meio ambiente nem a segurança das pessoas e não prejudica o processo de produção (TELES, 2019).

Quanto à manutenção corretiva não programada, também conhecida como manutenção emergencial, Teles (2019) explica que esta é ocasionada por uma pane, ou seja, uma falha funcional onde o equipamento precisa ser reparado com urgência devido ao lucro cessante. Essa manutenção também é causada por outros problemas, por exemplo, alguém se acidentou ou existe risco iminente para acontecer um acidente; há algum problema que agrida o meio-ambiente ou está na iminência disto acontecer e, ainda, existe algum problema que está comprometendo a qualidade do produto. Por outro lado, Kardec e Nascif (2019) definem manutenção corretiva não planejada como sendo apenas a correção da falha de maneira aleatória.

A manutenção corretiva programada, por sua vez, tem como objetivo evitar que a falha potencial evolua para uma falha funcional. Caso o equipamento não coloque em risco a segurança das pessoas, o meio-ambiente e não comprometa a qualidade, esta manutenção pode ser programada para o momento mais conveniente à empresa (TELES, 2019). Quando é possível programar se torna mais seguro, mais barato e apresenta um período mais curto de lucro cessante. Kardec e Nascif (2019, p.58) definem manutenção corretiva planejada como: “a ação de correção do desempenho menor do que o esperado baseado no acompanhamento dos parâmetros de condição e diagnóstico levados a efeito pela preditiva, detectiva ou inspeção”.

Com base em acontecimentos passados de manutenção corretivas e se baseando no fabricante das peças é possível ter uma noção do desgaste e vida útil dos equipamentos. Assim, a manutenção preventiva consegue ter uma margem para programar e realizar uma manutenção antes que a falha aconteça. De acordo com a NBR-5462 (1994) este tipo de manutenção tenta reduzir a probabilidade da falha, atuando em intervalos predeterminados e critérios específicos. Para Teles (2019) esses intervalos predeterminados (tempo, horas de funcionamento, produtividade) são gatilhos que irão determinar quando um equipamento necessita passar por uma manutenção. Almeida (2014) cita alguns pontos positivos após a instalação desse tipo de manutenção:

● Planejamento na manutenção evita a ociosidade, prever a quantidade de mecânicos envolvidos e criar ritmos de trabalho evitando excesso ou falta de mão de obra.

● Planejamento na compra de peças e insumos que irão ser utilizados nas manutenções, evita também o excesso ou escassez de material no almoxarifado reduzindo o tempo de espera para realização da manutenção preventiva.

● Aumenta a confiabilidade das máquinas garantindo um sistema produtivo mais eficaz.

● Aumento da satisfação do cliente por cumprimento de prazos e qualidade no sistema produtivo.

● Melhora na gestão ambiental atuando na prevenção de vazamentos de fluídos lubrificantes ou de cortes, excesso de emissão de gases e controle de cavacos de usinagem.

Por outro lado, Kardec e Nascif (2019) destacam pontos negativos na utilização deste tipo de manutenção, dentre os quais: parada para retirar o equipamento para execução dos serviços programados e introdução de defeitos que não existiam após a execução da manutenção, tais quais, falha humana, contaminação no sistema de óleo, danos no equipamento e falhas dos procedimentos de manutenção.

Por último, a manutenção preditiva é feita sob uma condição ou com base no estado do equipamento. Através de coletas de dados ao longo do tempo é possível predizer quando se deve atuar no equipamento. Essas coletas de dados são gatilhos que verificam e analisam a falha já existente e decidem o momento mais oportuno para fazer a manutenção. De acordo com Teles (2019) a coleta de dados pode ser feita por meio de medições em campo como temperatura, vibração, inspeção sensitiva, análise físico-química de óleos, ultrassom e termografia.

Para Kardec e Nascif (2019), a manutenção preditiva foi a primeira grande quebra de paradigma. Segundo os autores, quanto mais a tecnologia desenvolve equipamentos para o monitoramento que permite uma avaliação confiável dos sistemas e máquinas em uso, mais haverá gatilhos para predizer quando deve-se passar por manutenção. Para os autores esse tipo de manutenção privilegia a disponibilidade, pois não necessita da parada do equipamento enquanto é realizada, ou seja, o equipamento continua produzindo.

Para Teles (2019) são definidos alguns pontos como os principais objetivos da manutenção preditiva:

● Determinar com antecedência a necessidade de serviços de manutenção em uma peça específica de uma máquina ou equipamento com o máximo de aproveitamento antes da falha funcional;

● Eliminar desmontagens desnecessárias para inspeção através de coleta de dados com instrumentos específicos;

● Aumentar o tempo de disponibilidade dos equipamentos acompanhando a falha através de coleta de dados;

● Reduzir as intervenções corretivas;

● Impedir que os defeitos se espalhem para outras partes da máquina;

● Aproveitar o máximo possível a vida útil dos componentes;

● Aumentar o nível de confiabilidade das máquinas e equipamentos e aumentar a qualidade dos produtos da empresa.

Para a facilitação na hora da aplicação das manutenções é imprescindível conhecer a manutenibilidade, termo que remete à facilidade de fazer manutenção em um equipamento. De acordo com a NBR 5462 (1994, p.3) manutenibilidade ou mantenabilidade “é a capacidade de um item ser mantido ou recolocado em condições de executar suas funções requeridas, sob condições de uso especificadas, quando a manutenção é executada sob condições determinadas mediante procedimentos e meios prescritos”.

A competitividade de uma empresa perpassa pela melhoria contínua de controle dos custos da manutenção e pela realização de investimentos assertivos que logrem bons rendimentos. Para tanto, faz-se necessário o conhecimento de alguns indicadores de manutenção, lembrando que quanto menos, mais fácil o controle (TELES, 2019). Um indicador é um parâmetro quantitativo que permite reconhecer como está a performance de um ativo ou setor, quando comparado com alguns benchmarkings (TELES, 2019).

Um dos indicadores mais utilizados é o MTBF, sigla em inglês para Mean Time Between Failures(Tempo Médio entre Falhas). Através deste indicador é possível saber uma média de tempo que é realizado a quebra do componente. Este indicador serve para medir o tempo médio entre uma falha e outra, ou seja, é um cálculo da divisão de horas disponíveis do equipamento em bom funcionamento na operação pelo número de paradas realizadas no mesmo período. Este indicador é acompanhado mensalmente de forma individual de cada equipamento da produção.

𝑀𝑇𝐵𝐹 = 𝑆𝑜𝑚𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑎𝑠 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑙ℎ𝑜 𝑒𝑚 𝑏𝑜𝑚 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜

𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑚𝑎𝑛𝑢𝑡𝑒𝑛çã𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑡𝑖𝑣𝑎 ( ^{𝐻𝑜𝑟𝑎𝑠}

𝑃𝑎𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠) (1)

O MTTR é um indicador bastante utilizado com uma sigla em inglês para Mean Time to Repair (Tempo Médio para Reparo). Este indicador, diferentemente do MTBF, é aplicado de forma global e pode ser utilizado em qualquer equipamento reparável.

Quanto menor o tempo de reparo, melhor, pois diminui-se o tempo do equipamento parado na linha de produção. É calculado através do número de horas que o equipamento ficou sem produzir dividido pelo número de intervenções realizadas no período.

𝑀𝑇𝑇𝑅 = 𝑆𝑜𝑚𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑜𝑠 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑝𝑎𝑟𝑜

𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑒𝑛çõ𝑒𝑠 𝑟𝑒𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎𝑠 ( ^{𝐻𝑜𝑟𝑎𝑠}

𝑃𝑎𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠) (2)

A disponibilidade é um indicador e refere-se à probabilidade de o equipamento continuar disponível operando em sua total capacidade por um determinado período de tempo. Este é um dos indicadores mais importantes para o planejamento e controle da manutenção, pois é a partir dele que conseguem ser definidas as estratégias e identificar qual o equipamento deve se priorizar dentro do setor de produção (TELES, 2019).

%𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 = ^{𝑀𝑇𝐵𝐹}

𝑀𝑇𝐵𝐹+𝑀𝑇𝑇𝑅× 100 (3)

A confiabilidade também é um indicador que, de acordo com a NBR 5462 (1994), é a probabilidade de um equipamento desempenhar uma função especificada durante um dado intervalo de tempo. Após a realização do cálculo da confiabilidade teremos um valor entre 0 e 1. Quanto mais próximo de 0, mais aumenta a probabilidade de falha do equipamento dentro do dado período de tempo e quanto

mais próximo de 1, o item se torna mais confiável, desempenhando sua função sem apresentar falhas (TELES, 2019).

𝑅(𝑡) = 𝑒^−𝜆𝑡 (4)

Onde:

R = Confiabilidade (Reliability).

t = Período de tempo no qual se deseja projetar a confiabilidade (horas).

e = Base dos algaritmos neperiano.

- λ = Taxa de falhas negativa.

2.2 Aerogerador

A corrida tecnológica por fontes energéticas com baixo teor de poluição e que apresentam o mínimo impacto ambiental, também conhecidas como energias limpas e renováveis, é uma realidade diante da crescente preocupação com a preservação do meio-ambiente. Ao tratar da energia eólica, diversas empresas tentam assumir a frente do mercado desenvolvendo cada vez mais aerogeradores que tenham uma alta capacidade de produção de energia. A energia eólica é a energia gerada através da força do vento, ou seja, energia cinética convertida em energia elétrica por meio de aerogeradores. De acordo com Silva (2017), a energia eólica tem início a partir da energia solar, pois a energia cinética para mover as pás que estão ligados ao rotor do aerogerador é formada pelo aquecimento diferenciado das camadas de ar na superfície da Terra.

Os aerogeradores, também conhecidos como turbina eólica, apresentam dois tipos de turbinas: turbina de eixo horizontal, que gira em torno do rotor, e turbina de eixo vertical, que rotaciona em volta do próprio eixo. Esse trabalho terá como foco turbinas de eixos horizontais, que é o tipo mais utilizado em aerogeradores eólicos.

Segundo Cabral (2015), dois processos devem ocorrer para conversão, o primeiro é o rotor que extrai energia cinética do vento e a converte em conjugado mecânico e o segundo é o gerador que converte o conjugado mecânico em eletricidade.

A seguir estão descritos os principais componentes do aerogerador, na figura 3, permitindo-se uma melhor compreensão de como é feita a conversão da energia cinética do vento em energia elétrica.

Figura 3: Componentes de uma turbina eólica

Fonte: <http://docente.ifrn.edu.br/dennysalves/tccs/Ana%20Beatriz> Acesso em:01/07/2021.

Torre de sustentação é uma estrutura que tem como objetivo sustentar e ajudar no posicionamento da nacele, normalmente encontrada na forma de concreto ou aço.

As torres de sustentação em concreto costumam ser mais procuradas pelas empresas, pois apresentam uma menor temperatura interna e necessitam de menos manutenções. Internamente elas apresentam dois tipos de acesso: elevador e escada.

A sua estrutura se dá por tramos, que são pequenas partes constituintes, feitas de concreto ou aço, que facilitam a logística. O Sistema de controle faz parte do aerogerador, encontrando-se na base deste e é responsável por controlar toda a turbina. É lá onde encontram-se os dados vindos dos sensores de velocidade e temperatura de alguns componentes, falha de sistema de freio, comando de parada e partida entre outros (SPINO, 2019).O rotor, também conhecido como main bearing, está ligado ao hub (cubo que segura as pás) e é o responsável por transmitir a energia cinética do vento para o eixo principal que fica acoplado ao gerador. Já as pás ou blades são responsáveis por captar a massa do vento e transmitir o movimento para

o rotor. As pás ficam acopladas no hub, jargão dado à carcaça feita de fibra de vidro que se localiza em frente às pás. Normalmente as pás são feitas com resina epóxi, poliéster e reforçado com fibra (SPINO, 2019).

Outro sistema existente na turbina é o pitch, o qual é alimentado por corrente alternada (AC) e corrente contínua (DC). Além de ser responsável por controlar a resposta aerodinâmica ajustando a angulação das pás, posicionando em modo de ataque ou defesa¹, possibilitando a rotação das pás em torno do seu próprio eixo. Isto permite que se regule a velocidade que o rotor gira, a depender da energia cinética do vento (SPINO, 2019).

A nacele é a caixa que fica na parte superior da torre e serve com proteção dos componentes internos contra as condições adversas do tempo, construída em aço com carenagem em aço. É nela que encontramos a caixa de engrenagem, gerador, transformador, dentre outros (SILVA, 2017).

O sistema de yaw é o responsável pela direção e orientação da nacele, posicionando no sentido do fluxo de vento. Este sistema possui alguns motores que rotacionam em um eixo vertical com objetivo de apontar sua face para a direção do vento (GONTIJO, 2016). O sistema de yaw conta com quatro motoredutores para fazer a rotação da nacele e do sistema hidráulico.

O sistema hidráulico, por sua vez, é o responsável por frear o rotor conhecido como freio de estacionamento (parking brake) e também o freio do yaw (yaw brake).

Quando é necessário adentrar em algumas partes da máquina, usa-se o parking brake para frear o rotor por meio de um pino (rotor lock) que faz o travamento e mantém o sistema hidráulico acionado. Esse sistema ainda conta com pistões, pinças ativas e passivas. Para a frenagem, o óleo é liberado pela eletroválvula e passa pelo sistema hidráulico sob alta pressão, entrando fluído nas pinças que impulsionam os pistões e estes empurram as pastilhas de freio contra a pista, freando a rotação do aerogerador.

O Multiplicador de engrenagem (gearbox) é o responsável por transmitir a potência e aumentar a velocidade que vem do eixo lento para o eixo que liga o gerador por meio de acoplamento elástico. A gearbox apresenta uma lubrificação feita através

1 Modo de ataque ou defesa diz respeito à angulação das pás, no qual acontece o choque com o vento.

de bombas que injetam óleo sobre pressão. Este é um dos componentes que têm maior desgaste de acordo com (Trajano, 2017 apud Greco, 2011). Segundo os autores, a durabilidade e a eficiência dessas engrenagens são bastantes comprometidas devido ao atrito intenso, já que os dentes das engrenagens correm em contato direto, onde transmitem a potência, ocasionando perda de material provocado pelo desgaste. (Trajano, 2017 apud Koda, 2009), classificam os mecanismos de desgaste que acontecem nas engrenagens - que acabam sendo alguns dos principais responsáveis pela quebra prematura do componente, são elas:

fadiga de contato, abrasão, adesão, deformação plástica e corrosão.

Já o gerador elétrico, é o responsável por transformar a energia cinética que chega no eixo multiplicado em energia elétrica. Posteriormente esta energia é enviada para a subestação do parque eólico (SPINO, 2019). O parque eólico estudado na presente pesquisa conta com o modelo doubly-led eletric machine (DFIG), um gerador de indução duplamente alimentado através de um conversor de baixa tensão de corrente alternada e corrente contínua.

O anemômetro é o responsável por medir a velocidade do vento na região que está localizado e se encontra na parte superior da nacele (SPINO, 2019). Por fim, existe a biruta (wind vane) que é um sensor, onde identifica a direção que está o vento na região, posteriormente é enviado o comando para o yaw rotacionar a nacele.

Detalhados os componentes e o modo de funcionamento do aerogerador eólico, o estudo prossegue explicando sobre a lubrificação, tipos, seus benefícios, propriedades e aplicações.

2.3 Lubrificação

O objetivo da lubrificação é criar uma película protetora que reduz o atrito e o desgaste e garantirá uma maior vida útil dos equipamentos e máquinas. O uso correto da lubrificação é um pré-requisito para garantir menores danos causados por altas temperaturas, vibrações, corrosão, oxidação e atrito (KARDEC; NASCIF, 2019).

Os lubrificantes mais utilizados são os líquidos, eles têm um baixo índice de viscosidade e são mais indicados para altas velocidades e altas cargas (SENAI; CST, 1997). Esse tipo de lubrificante também ajuda no controle da temperatura. Já os lubrificantes sólidos costumam ser empregados como aditivo de lubrificantes líquidos

ou pastosos e têm uma capacidade de se deformar sob cisalhamento. Os lubrificantes pastosos, mais conhecidos como graxa, são bastantes viscosos e são preferíveis aos líquidos para a inserção em peças, devido à natureza fluida dos últimos.

Os lubrificantes nem sempre atendiam as necessidades do equipamento, então tornou-se necessário aumentar as qualidades fornecidas com uso de algumas substâncias. Essas substâncias são chamadas de aditivos. Eles também apresentam um papel de diminuir características não desejadas do lubrificante e intensificar as desejadas. Cada empresa utiliza tipos de aditivos e lubrificantes diferentes, não se recomenda o uso de óleos de diferentes marcas, pois pode ocasionar um efeito adverso. Entre os diversos tipos de aditivos os mais utilizados são o detergente- dispersante, o antioxidante, o anticorrosivo, a antiferrugem, a extrema pressão, o antidesgaste, o abaixador do ponto de fluidez, o aumento do índice de viscosidade, dentre outros (SENAI; CST, 1997).

Afinal, por quê os lubrificantes são tão importantes para a manutenção dos equipamentos e máquinas na empresa? Esses lubrificantes permitem uma empresa mais competitiva, pois aumentam a produtividade, reduz custos da manutenção, máquinas mais seguras e uma maior rentabilidade.

Para a redução dos custos, como falado anteriormente, a lubrificação diminui o desgaste e aumenta a vida útil dos equipamentos. Apresentando menos defeitos e com a troca de componentes mais demorada, outro fator que contribui com a redução dos gastos é a diminuição na quantidade de peças adquiridas e a redução no armazenamento de componentes no almoxarifado (SALES, 2019)

Segundo Sales (2019), o aumento da produtividade é outro grande benefício proporcionado por uma boa lubrificação, isto acontece, pois é possível o aumento das horas de produção das máquinas. Segundo a autora, quando os equipamentos são bem lubrificados, atendendo o padrão estabelecido pelos manuais dos equipamentos.

A análise de óleo é um dos métodos de monitoramento mais utilizados, uma ferramenta preditiva que permite a análise das condições do lubrificante em laboratório. Esta técnica tem como objetivo fazer uma análise das partículas no óleo, oriundas do desgaste. Dependendo das características do contaminante do óleo é possível ver o melhor momento para a troca do lubrificante ou até mesmo a mudança

da peça. Quando se identifica os problemas causados pelo desgaste e o estado de conservação do lubrificante, a viscosidade e os aditivos, aumenta-se a confiabilidade dos equipamentos (KARDEC; NASCIF, 2019).

A periodicidade com que ocorre a coleta de óleo para cada máquina é diferente.

Inicialmente é adotada uma periodicidade para fazer a análise, caso o lubrificante esteja dentro do padrão de uso, pode-se aumentar esse intervalo. Caso apresente um desgaste em suas características básicas, deve-se diminuir o tempo da coleta de óleo.

É necessário seguir-se um plano de lubrificação. De acordo com Almeida (2014), o plano de lubrificação é um documento obrigatório que tem como finalidade registrar todas as máquinas que devem ser lubrificadas, apontando a periodicidade da lubrificação, qual o tipo de lubrificante, quantidade e outros procedimentos que devem ser realizados na hora da troca ou do preenchimento. É um documento extremamente útil no controle e planejamento da manutenção.

Os lubrificantes criam uma película que protege as superfícies que estão em contato, reduzindo o desgaste. Quando há falta de lubrificação, diversos empecilhos poderão aparecer, tais como: aumento da temperatura, desgaste, oxidação. A princípio pode ocorrer o aumento do atrito, que por sua vez pode ocasionar o aumento do desgaste, causando aquecimento e consequente a dilatação das peças, desalinhamento, ruídos, grimpagem e até a própria ruptura das peças. Apesar dessa realidade, muitas empresas deixam a tomada de decisão exclusivamente a cargo da experiência do lubrificador. Contudo, é enfatizado a importância de um plano de lubrificação bem desenvolvido, por conta dos cuidados na hora de colocar o lubrificante para evitar lubrificação em excesso ou inserir contaminantes. Segundo o autor, existem diversos tipos de contaminantes,tais quais a água, que provoca a corrosão superficial do componente, a poeira e as partículas do sistema, que aumentam a velocidade do desgaste.

A escolha do lubrificante é algo que precisa ser feita com bastante cautela, pois existem diversos tipos e cada um apresenta suas qualidades. Normalmente nos manuais do fabricante já informam qual lubrificante deve-se usar. Caso seja necessária a troca do tipo de lubrificante, precisa-se atentar à temperatura máxima de trabalho; viscosidade; aditivos necessários; pressão máxima de trabalho, entre outros (SENAI; CST, 1997).

2.4 Manutenção de aerogerador

As estratégias de manutenção tornam-se mais notáveis quando os gastos diminuem devido à redução de paradas prolongadas, de trocas desnecessárias de peças, de gastos com horas de mão-de-obra, entre outros. Para Silva (2017, p. 60),

“através de uma boa aplicabilidade das estratégias de manutenção é possível prever o defeito do equipamento meses antes de acontecer a quebra efetiva”.

Ao tratar de manutenção de aerogeradores, é primordial que a mão de obra seja mais qualificada e que os mantenedores tenham ferramentas mais tecnológicas e softwares de monitoramento mais avançados. Tudo isso torna os custos dos parques eólicos bastantes elevados, porém os custos se pagam com a própria manutenção estratégica.

Os equipamentos dos aerogeradores necessitam de uma periodicidade na atuação da manutenção para evitar a quebra da máquina. De acordo com Silva (2017) e Azevedo (2015), existem alguns equipamentos que têm um tempo de parada maior que o outro e consequentemente aumentam os prejuízos financeiros tanto de manutenção quanto do lucro cessante. Dentre os componentes com elevado tempo de parada, os autores citam a caixa multiplicadora de velocidade (gearbox); o gerador;

o sistema de controle yaw; as pás do rotor; o controle pitch, entre outros.

Segundo Azevedo (2015), quanto maior é a potência da turbina eólica, maior será a taxa de falha, também é destacado que os componentes que têm engrenagens são os que mais apresentam gastos após a pane. Isso ocorre por conta de o tempo da máquina parada para o reparo, substituição de peças de grandes dimensões, desgastes de engrenagens ocasionando travamento e quebra por completo de alguns componentes.

De acordo com Silva (2017), existem dois tipos de contratos com as empresas que fazem a manutenção do parque eólico: os contratos para a manutenção preventiva e os acordos para a manutenção corretiva. Nos contratos também estão inclusas todas as peças necessárias para troca ou reparo, além da logística e guindaste caso seja preciso. No documento é formalizado que a empresa responsável pela manutenção garanta 97% de disponibilidade do parque eólico. Para a

manutenção preditiva é feita de fora a parte por empresas que terceirizam este serviço.

A manutenção corretiva tem como objetivo nos aerogeradores substituir ou reparar a falha após apresentar um desgaste ou uma pane. Esse tipo de manutenção pode ser necessário fazer de forma emergencial caso haja a parada da máquina ou diminua consideravelmente a produção, também pode ser feita de forma planejada, neste caso pode-se realizar junto com a preventiva ou preditiva na turbina eólica (SILVA,2017).

Segundo Azevedo (2015), normalmente após a parada da máquina por uma pane ou falha sendo necessário a atuação de uma manutenção corretiva não planejada, uma equipe de mantenedores fica de prontidão para intervir o mais rápido possível, pois o aerogerador já não está mais produzindo energia elétrica. Quando isto acontece é recomendado que a turbina volte à produção o quanto antes, visto que quanto mais tempo demora, mais diminui a disponibilidade.

Para Candiotto (2016) e Silva (2017), a manutenção corretiva em turbinas eólicas é feita de três formas. A primeira é chamada de manutenção de reparo perfeito, que tem como objetivo reparar ou fazer a troca do componente deixando o equipamento igual ao original. A segunda, conhecida como manutenção com o mínimo reparo, tem como propósito sanar a falha para que o equipamento fique em um estado operativo, porém vale ressaltar que o ativo não volta com a mesma qualidade original. O terceiro tipo de manutenção corretiva é chamada de reparo normal, esta tem como alvo apenas o reparo e não eleva a vida útil do equipamento.

A manutenção preventiva tem como objetivo prevenir a falha em aerogeradores de forma a buscar periodicamente fazer a troca da peça, no qual reduz ou evita uma falha ou uma queda de desempenho. Essa manutenção é feita previamente cumprindo um plano elaborado baseado em intervalo de tempo, intervalo de tempo de operação ou de acordo com a condição. Através de um exemplo com a gearbox de um aerogerador, Spino (2019) demonstra a importância da verificação periódica do nível de óleo lubrificante, pois o nível de óleo adequado irá garantir uma boa lubrificação dos componentes, diminuindo o desgaste. Após essa verificação o mantenedor estará prevenindo a caixa multiplicadora de engrenagens de defeitos devido a uma falha na lubrificação.

Como foi citado anteriormente, a manutenção preventiva faz parte de um contrato com a empresa que faz a manutenção do parque eólico, onde é estabelecido alguns afazeres, dentre eles estão: a mudança de óleo; lubrificação; aperto de parafusos; medições de valores elétricos e temperaturas; análise de óleo; entre outros (SILVA, 2017).

Segundo Silva (2017) e Oliveira (2014) existem alguns métodos estatísticos para o aumento da disponibilidade e a previsão de falhas nos componentes dos aerogeradores, tais quais, Weibull - que tem como foco análise dos tempos de falha;

Lognormal - que serve para determinar o tempo de reparo e Poisson - que atua com peças sobressalentes.

Para Silva (2017) e Candiotto (2016), a manutenção preventiva de aerogeradores pode ser classificada de três formas, são elas:

● Manutenção baseada no tempo, que se baseia no intervalo de tempo para intervir no equipamento.

● Manutenção baseada no tempo de operação, que considera o tempo de operação que o componente do aerogerador passou atuando. Inclusive para facilitar para o operador, é possível ser monitorado através de um software de gestão.

● Manutenção baseada na condição, que ocorre mediante algum tipo de condição para atuar no aerogerador. Dentre osgatilhos para a intervenção estão temperatura e vibração. Esses parâmetros são tabelados para que quando chegue a um limite máximo os mantenedores atuem no aerogerador. De acordo com algumas literaturas, esse tipo de manutenção baseada na condição já faz parte da manutenção preditiva.

A manutenção preditiva em aerogeradores tem como objetivo monitorar a falha sem a necessidade de parada da máquina e atuar no momento mais oportuno antes que ocorra uma falha funcional, ou seja, antes que ocorra a pane ou uma diminuição significativa da capacidade de produção de energia do aerogerador. Para Silva (2017) e Azevedo (2015) esse monitoramento é feito por meio de sensores de temperatura, vibrações, entre outros, distribuídos ao longo de toda turbina eólica. Além do mais,

análise de óleo; monitoramento das condições de temperaturas nas cargas rotativas;

medições de desgaste e deformações etc.

Segundo Silva (2017) e Azevedo (2015), o monitoramento e a análise de temperatura são as atividades que mais acontecem como manutenção preditiva nos aerogeradores, tendo em vista que essas medições são feitas em cada componente da turbina para servir como parâmetro e saber a hora exata da intervenção da máquina. Essa é a parte da manutenção preditiva que mais é feita, pois possuem altas cargas rotativas que intensificam o desgaste do material e consequentemente aumentam a temperatura. Segundo os autores, também é realizado o monitoramento do ambiente interno dos aerogeradores para poder relacionar com a temperatura de cada componente.

O custo inicial da manutenção preditiva é bastante alto, por necessitar de mantenedores mais qualificados e da obtenção de instrumentos de medição mais tecnológicos que possam auferir dados de forma remota ou em campo. No entanto, ao longo do tempo torna-se muito mais vantajosa a implantação da preditiva do que uma manutenção corretiva não planejada (SILVA, 2017).

2.3.1 Práticas recomendadas pelo Manual do Aerogerador e pelos Técnicos da Manutenção de um Parque Eólico no RN

● Periodicidade

O Manual do Aerogerador estabelece que diversas atividades de manutenção preventiva devem ser realizadas em um tempo pré-determinado, tais quais renovação de graxa, aplicação, limpeza do equipamento, substituição total e complemento do lubrificante.

Para saber se existe a necessidade de permanência ou troca do lubrificante, bem como de componentes da máquina, faz-se a análise da graxa. A coleta de graxa e óleo é realizada pela equipe de manutenção preventiva, porém na literatura é mostrado como uma função preditiva. Na empresa em análise, é exigido pelo departamento de engenharia que, antes de fazer a remoção do lubrificante, deve-se coletar uma amostra e enviar para o laboratório. Após o envio é feita a análise no setor de engenharia, comparando com alguns parâmetros para serem avaliados os desgastes do equipamento e se o lubrificante ainda está com suas propriedades

dentro do aceitável. Em seguida este setor toma a decisão de troca ou permanência de lubrificantes e componentes e as informações são passadas para a equipe técnica e executadas no aerogerador.

Falhas no cumprimento da periodicidade comprometem a acuracidade dos componentes do projeto eólico, interferindo na confiabilidade e na disponibilidade da torre.

● Limpeza

O manual descreve que deve-se realizar a limpeza de forma apropriada, evitando a contaminação do óleo. Para isso, não se deve manusear diferentes tipos de lubrificantes na mesma bomba.

● Prazo de validade

Antes de iniciar qualquer atividade com uso de lubrificantes, o manual recomenda verificar o prazo de validade, a fim de inibir o uso de lubrificantes vencidos e que tenham perdido partes de suas propriedades. Esse é um problema que deve ser evitado, pois pode passar despercebido facilmente.

● Conservação e local apropriado

O manual não menciona o local apropriado para a conservação do lubrificante, pois essa informação deve ser passada pelos fabricantes dos diversos lubrificantes.

Em geral, uma grande preocupação dos gestores é a conservação do fluido lubrificante, pois são acondicionados em contêineres que ficam expostos ao sol no Nordeste, atingindo temperaturas altas, o que pode alterar as propriedades. Na tentativa de diminuir a temperatura, o contêiner conta com exaustores - grandes ventiladores que promovem a retirada do ar quente.

● Procedimentos com elementos de máquinas

Os elementos mecânicos que mais apresentam desgastes e quebra no aerogerador são engrenagens, rolamentos e cremalheira, todos eles necessitam de lubrificação. De acordo com Teles (2019), 34% das falhas em rolamentos estão ligadas à deficiência na lubrificação, 19% está ligado a contaminação, 20% está relacionado ao desalinhamento, 19% erros de montagem, 2,8% causado por

armazenagem e manuseio inadequado, 5,5% é causado por falhas desconhecida.

Então, falhas ocasionadas por má lubrificação totalizam 53%, sendo este um valor muito alto para ser tolerado por causa de detalhes na hora da realização da manutenção.

Nesse sentido, os elementos mecânicos são comumente encontrados no rotor, sistema de pitch, sistema de yaw, caixa multiplicadora e gerador. O rotor, também conhecido como main bearing, é ligado às pás em uma ponta e na outra é conectado ao eixo principal do gerador, sendo responsável por transmitir a energia cinética do vento. Também conta com dois rolamentos, um traseiro e o outro dianteiro. Esse equipamento demanda alguns procedimentos de praxe recomendados pelo manual e existem períodos predeterminados para cada tarefa. Dentre as atividades anuais estão a inspeção visual de vedação de graxa e coleta de amostra de graxa. As atividades semianuais referem-se à inspeção visual do sistema de coleta de graxa e lubrificação dos rolamentos. As tarefas de inspeção visual têm como objetivo localizar rachaduras, vazamentos de óleos e se há vazamento nos orifícios extratores dos rolamentos. Também são feitas lubrificações, onde são inseridas 5 kg de graxa no rolamento dianteiro e 15 kg no rolamento traseiro. Acontece a troca total do lubrificante a cada 24 meses, no qual deve-se colocar 20 kg no rolamento dianteiro e 30 kg no rolamento traseiro.

O sistema de pitch, por sua vez, é o responsável por controlar a angulação das pás da turbina eólica, posicionando em modo ataque ou defesa para diminuir ou aumentar a velocidade de rotação. Esse sistema é alimentado por AC/DC e é o ponto de partida de toda a operação, pois o pitch rotaciona as pás com valores de 86º e 90º e estas rotacionam o rotor dando início ao sistema de geração de energia. De acordo com o manual, deve ser feita a troca de óleo a cada 5 anos na parte do hub, esta tarefa é realizada manualmente. Os rolamentos têm 12 pontos que servem para lubrificação, no qual é dividido 4,2 kg em todos os acessos em quantidades iguais.

São lubrificados semestralmente por meio de uma bomba sobre alta pressão. A coroa e a cremalheira do sistema devem receber 1 kg cada de graxa semestral.

O sistema de yaw é o responsável pela direção e orientação da nacele, rotacionando horizontalmente para posicionar no sentido do fluxo de vento. Quando o controlador da turbina recebe informações do anemômetro e biruta envia estas para

que o sistema de orientação se movimente, a fim de que esteja sempre na melhor posição possível, para que assim possa ter o melhor desempenho e evite possíveis turbulências. De acordo com o manual, a manutenção preventiva na lubrificação acontece da seguinte forma: no redutor do yaw deve ser feita a inspeção visual do nível de óleo a cada dois anos e a tarefa de troca de óleo a cada 60 meses, onde é removido todo o lubrificante e inserido novos 11 litros. Para as pastilhas de deslizamento superior e inferior, semestralmente insere-se 2 kg e 1 kg de graxa, respectivamente. A lubrificação do pino-guia, que funciona como um freio mecânico, é feita semestralmente. No sistema hidráulico o óleo é trocado a cada 60 meses e para completar o nível é feito semestralmente com 20 a 40 kg de óleo dependendo do tipo. Para a coroa necessita ser colocado 1 kg de graxa, no qual é enfatizado que deve ser removida toda e qualquer sujeira ou partícula na coroa e ativar o sistema para ir rotacionando enquanto é lubrificado todas as partes.

A caixa multiplicadora de engrenagem, também conhecida por gearbox, é responsável por transmitir a potência e aumentar a velocidade que vem do eixo lento para o eixo que liga o gerador por meio de acoplamento elástico. Este componente chega a custar quase um terço do valor do aerogerador e apresenta uma das maiores taxas de desgaste, visto que o atrito é bastante alto porque transmite a potência e aumenta a velocidade com contato direto entre as engrenagens. Sendo assim, é de extrema importância manter a lubrificação corretamente da caixa multiplicadora, pois além de apresentar um valor altíssimo, a logística para troca do componente é muito cara por causa das suas dimensões, além da necessidade de contratar empresas terceirizadas com mão de obra bastante qualificada. De acordo com o manual, a coleta para fazer análise de óleo necessita ser feita anualmente. Todas as inspeções visuais para verificar filtros ou se há vazamento no sistema de lubrificação e refrigeração como mangueiras, vedações e tubulações deve ser feito todos os anos. O lubrificante deve ser trocado a cada 60 meses e para completar o nível de óleo é recomendado que seja semestralmente, a quantidade de lubrificante que pode ter no sistema dependendo do tipo pode variar de 280 a 490 litros.

O gerador elétrico, responsável por transformar a rotação que chega através do eixo multiplicado da gearbox em energia elétrica, possui 2 rolamentos, sendo um dianteiro e outro traseiro. O manual recomenda inserir 200 gramas de graxa em cada rolamento semestralmente, de forma manual ou utilizando a bomba. Os rolamentos

possuem um ponto por onde deve ser inserida a graxa. O gerador elétrico também conta com um sistema de refrigeração que utiliza glicol, no qual deve ser completado semestralmente.

● Mão-de- obra qualificada

O manual analisado não faz menção a características da mão-de-obra. Porém, a literatura demonstrada em capítulos anteriores, ressalta que para executar atividades de manutenção em aerogeradores, é imprescindível que os profissionais sejam bastante qualificados.

3 Metodologia

Estudou-se como se dá a lubrificação de aerogeradores, como forma de manutenção preventiva. Essa escolha se deve ao fato de o uso do lubrificante de forma e quantidade correta é importante para qualquer máquina, de modo que cria uma película protetora para garantir menores danos causados pelo atrito entre as superfícies, temperaturas, vibrações, corrosões e oxidações. A lubrificação também permite uma empresa mais competitiva, pois aumentam a produtividade, reduz custos de manutenção, máquinas mais seguras, além de ter um desgaste mínimo, aumentando a vida útil do componente.

A coleta de dados foi feita através da pesquisa de materiais bibliográficos como livros, artigos periódicos, monografias e dissertações. Na pesquisa foi dada a preferência aos recursos com maior relevância e quantidade de citações. Além disso, utilizou-se como fontes documental o manual do aerogerador, analisando as recomendações da quantidade de lubrificante e as atividades de lubrificação para, em seguida, comparar as recomendações com os depoimentos de técnicos responsáveis pelas manutenções dos aerogeradores, colhidos por meio de formulário.

Foi feito um estudo de caso, averiguando se as condições encontradas na empresa no que tange à lubrificação de aerogeradores estavam de acordo com as recomendações do manual de manutenção do aerogerador. Por fim foi criado um plano de manutenção com objetivo de diminuir a quantidade de falhas causadas pela deficiência na lubrificação.

Para coleta de dados, controle e planejamento foi utilizado o software de dados com objetivo de minimização dos custos, além de atender totalmente as necessidades em um primeiro momento.

3.1 Plano de Manutenção

● 1º Etapa: cadastro e hierarquização dos ativos.

Essa etapa foi para a organização dos principais componentes do aerogerador, no qual criou-se uma identidade, a tag. Foi adicionado junto ao tagueamento a ficha técnica disponibilizada pelo fabricante da turbina eólica. Para finalização da primeira etapa, realizou-se a criação de uma matriz de criticidade, onde apontou-se a

prioridade para a manutenção de cada ativo. Essa matriz foi dividida em níveis a, b e c, no qual é classificado respectivamente como: equipamentos mais importantes;

importância intermediária e menor importância. Para criação da matriz, foi necessária toda a equipe técnica, para a identificação de cada componente junto com a importância do equipamento na produção de energia. O intuito da criação da matriz foi para identificação da criticidade de cada componente, mas a parada de qualquer ativo no aerogerador se faz necessário a interrupção total da máquina para realização da manutenção corretiva.

● 2º Etapa: coleta de dados.

No primeiro momento dessa etapa, foi readequado o modo de solicitação de serviço, no qual disponibilizou-se uma planilha, sincronizada com o armazenamento na nuvem no aplicativo box. Logo após a solicitação de serviço é feito um fluxograma (fluxograma 1) da seguinte forma:

Fluxograma 1 – solicitação e procedimento da manutenção.

Fonte: elaborado pelo autor.

● 3º Etapa: planejamento da manutenção.

Essa etapa foi criada por toda equipe, no qual desenrolou-se um planejamento para manutenção. Assim como Teles (2019), sugere, no primeiro momento realizou- se uma análise dos modos e efeitos de falhas FMEA com objetivo de descobrir quais falhas ameaçam, como surgem e suas consequências. O FMEA é uma ferramenta bastante utilizadas pela maioria das empresas que lideram o mercado, normalmente o setor de planejamento e controle da manutenção se encarrega de fazer sua aplicação. Para facilitação do entendimento de como realizou-se esta etapa, foi criado um fluxograma (fluxograma 2), na qual detalha-se o passo a passo.

Fluxograma 2 – Aplicação do FMEA

Fonte: Elaborado pelo autor.

Para calcular o risk priority number (RPN), são inseridos notas e o significado pelos mantenedores para a severidade, ocorrência e detecção (figura 4), no qual serão multiplicados na planilha do FMEA (figura 5) e identificados quais apresentam a maior prioridade.

Figura 4 – Planilha do RPN

Fonte: elaborado pelo autor com base na tabela original.

Figura 5 – Planilha do FMEA

Fonte: elaborado pelo autor com base na tabela original.

● 4º Etapa: Programação da manutenção

No primeiro momento dessa etapa, foi traçado um cronograma de 3 meses de antecedência, para enxergar o quanto estava comprometida a mão de obra para

aquela data. Logo após, foi criado uma programação, faltando um mês para a execução, no qual prepara todas as possíveis atividades para a equipe de manutenção preventiva. Por fim, faz-se uma programação semanal, onde é criado a ordem de serviço do que realmente vai ser feito ao longo de toda a semana, com base na priorização da criticidade.

● 5º Etapa: Controle da manutenção

Para controle da manutenção foi utilizado quatro indicadores, nos quais, serviram para facilitar a tomada de decisão. Esses parâmetros são de extrema importância, pois nos permite perceber se as decisões tomadas estão certas ou erradas. O primeiro indicador utilizado é o MTBF, onde permitiu saber o tempo médio entre as falhas, no qual a manutenção preventiva pôde atuar, evitando a quebra do componente ou diminuição da produção de energia do aerogerador. O segundo indicador é o MTTR, este por sua vez mostrou-se o quanto de tempo estava sendo gasto para reparo do componente. O terceiro indicador foi a disponibilidade, no qual mostrou a probabilidade de a máquina continuar gerando por um determinado período de tempo. Por fim, calculou-se a confiabilidade, onde foi mostrado a probabilidade do aerogerador desempenhar sua função durante um dado intervalo de tempo. Era possível calcular a frequência das atividades de inspeção, a frequência das atividades de substituição de troca de peça e a frequência das atividades de lubrificação de rolamentos, porém o manual do aerogerador informava a quantidade e periodicidade destas tarefas.

● 6º Etapa: Melhoria contínua

Para finalização das seis etapas foi mantido o ciclo de melhoria contínua que já estava em prática na empresa. Este ciclo é o plan, do and review (PDR), que significa planejar, executar e revisar. Tem como objetivo o aperfeiçoamento das atividades, no auxílio a execução da estratégia já existente, criada ao longo do plano de manutenção.

4 Análise e discussões

Inicialmente foi criado um plano de manutenção para todas as partes do aerogerador na intenção de diminuir as paradas e aumentar a disponibilidade e a confiabilidade do parque eólico. Foi visto internamente na empresa que o sistema, no qual apresentava mais falhas, era o redutor do yaw. Esse componente contém alguns elementos de máquinas como: engrenagens e rolamentos, na qual possui um grande desgaste devido a altas cargas rotativas. Irá ser mostrado ao longo dos resultados e discussões como foi executado o plano de manutenção, onde diminuiu-se a quantidades de paradas na produção ocasionadas pela falha do componente. Para os projetos de aerogeradores, normalmente os ativos são dimensionados para uma duração de 20 anos, porém quando se tem uma manutenção preventiva deficiente a vida útil pode cair consideravelmente em sua consequência.

Foi percebido pela análise de óleo que o redutor do yaw da torre 8, estava apresentando um desgaste bastante considerável conforme apresentado na figura 6.

Segundo o laudo na parte de ação recomendada é apresentado que o teor de cobre está elevado quando comparado a aplicações similares. Também foi informado que o teor de elementos de desgaste não condena a carga de óleo, porém é proveniente de desgastes anormais no equipamento que devem ser investigados. Por fim é solicitado para que realize alguma ação e posteriormente deve-se encaminhar a uma nova análise de óleo.

Inicialmente identificou-se pela equipe que tinha uma engrenagem planetária com bastante desgaste e trincas na qual foi realizado a troca do componente e do lubrificante, logo após foi montado um plano de manutenção para o redutor do yaw, na qual pretendia-se diminuir a incidência de falha apresentada pelo componente.

Para facilitação da tomada de decisão foi dado mais notoriedade para as análises de óleos que vinham sendo coletadas pela equipe de manutenção preventiva.

Figura 6 – Análise de óleo antes da troca da engrenagem planetária.

Fonte: elaborado pelo autor com base na tabela original.

4.1 Aplicação do plano de manutenção

Para o plano de manutenção na primeira etapa foi organizado, de acordo com o cadastro e hierarquização, na qual identificou-se com a tag de todos os ativos dentro do aerogerador. As informações consideradas relevantes como: localização, dados das manutenções e ficha técnica, identificados a partir da tag que tem um QRCode, foram armazenadas na planilha de Excel no box. Na matriz de criticidade, onde foram ordenados os componentes que devem receber prioridades. Para a segunda etapa foi colhido os dados da manutenção após sua realização, no qual essas informações foram juntas com a primeira etapa.

Figura 7 – Aplicação do FMEA no Sistema yaw.

Fonte: elaborado pelo autor com base na tabela original.

Na terceira etapa foi criado um FMEA dos principais sistemas do aerogerador, onde foi identificado o modo e efeito da falha, a nota dada para o nível de dificuldade de detecção, severidade e ocorrência, sendo logo após feito o cálculo do RPN. Na figura 6, foi feito a aplicação do FMEA para o sistema de yaw, onde foram apontados os elementos que possuem uma maior prioridade na manutenção preventiva.

Na quarta etapa foi feito a programação trimestral das atividades por toda equipe, com objetivo de ver o quanto está comprometida os próximos 3 meses.

Faltando um mês para as tarefas é feito o plano mensal como é mostrado na figura 8.

Figura 8 – Plano mensal da manutenção preventiva.

Fonte: elaborado pelo autor com base na tabela original.

Faltando uma semana para a realização das atividades, os líderes responsáveis pela manutenção do parque, definem as equipes e prioridades das tarefas que serão feitas em cada torre eólica.

A figura 9 complementa o plano mensal, na qual especifica todas as atividades realizadas pela manutenção preventiva.

Figura 9 – Atividades da manutenção preventiva no aerogerador.

Fonte: elaborado pelo autor com base na tabela original.

A quinta etapa deu-se o controle da manutenção por meio de indicadores, no qual auxiliou na tomada de decisões.

● Aplicação do MTBF no redutor do yaw:

𝑀𝑇𝐵𝐹 = 𝑆𝑜𝑚𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑎𝑠 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑙ℎ𝑜 𝑒𝑚 𝑏𝑜𝑚 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜

𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑚𝑎𝑛𝑢𝑡𝑒𝑛çã𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑡𝑖𝑣𝑎 ( ^{𝐻𝑜𝑟𝑎𝑠}

𝑃𝑎𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠)

𝑀𝑇𝐵𝐹 ≈ 30𝑑𝑖𝑎𝑠∗24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠∗9 𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠+30∗24∗7+30∗24∗8

3

𝑀𝑇𝐵𝐹 ≈ 5760 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑜𝑢 𝑀𝑇𝐵𝐹 ≈ 240 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑜𝑢 𝑀𝑇𝐵𝐹 ≈ 8 𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠

De acordo com o MTBF, foi visto que o momento mais oportuno para fazer a manutenção preventiva é antes dos 8 meses.

● Aplicação do MTTR no redutor do yaw:

𝑀𝑇𝑇𝑅 = 𝑆𝑜𝑚𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑜𝑠 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑝𝑎𝑟𝑜

𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑒𝑛çõ𝑒𝑠 𝑟𝑒𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎𝑠 ( 𝐻𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠)

𝑀𝑇𝑇𝑅 = 5 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 + 9 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 + 6 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠

3 ≈ 6,66 ℎ 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠⁄

Através desse indicador é possível ver que o tempo médio que teremos de lucro cessante é de 6,66 horas.

● Aplicação da disponibilidade inerente no redutor do yaw:

%𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 = 𝑀𝑇𝐵𝐹

𝑀𝑇𝐵𝐹 + 𝑀𝑇𝑇𝑅× 100

%𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 = 5760

5760 + 6,66× 100 ≈ 99%

O redutor é um item que estava apresentando quebra frequentemente, porém tem o tempo médio de reparo baixo, isso faz com que garanta uma boa disponibilidade.

● Aplicação da confiabilidade no redutor do yaw:

𝑅(𝑡) = 𝑒^−𝜆𝑡

𝜆 = 1

𝑀𝑇𝐵𝐹≈ 1

240 𝑑𝑖𝑎𝑠≈ 4,17 ∗ 10⁻³∗ 1 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑅(240) = 𝑒^{−4,17∗10−3∗240} ≈ 0,37 ≈ 37 %

Se o cálculo for feito com o total de dias fornecido pelo MTBF, tem-se aproximadamente 37% de confiabilidade para operar nos próximos 240 dias. Esse valor de confiabilidade é muito baixo para um ativo, pois de acordo com a literatura recomenda-se uma porcentagem bem maior, para não oferecer risco de falha do redutor, ocasionando a parada de geração de energia. Assim, foi diminuído o tempo para a execução da manutenção, evitando a parada da máquina, melhorando o MTBF e consequentemente a confiabilidade.

Após o cálculo dos indicadores, pôde-se definir a periodicidade na qual a manutenção preventiva deve atuar no redutor. De acordo com o MTBF, o melhor

momento para a execução da manutenção é antes dos 8 meses. Foi adotado uma periodicidade de 7 meses, onde é feito a inspeção visual, coleta da análise de óleo e reabastecimento do lubrificante. Por fim, após a troca da engrenagem planetária e o lubrificante, foi realizado mais duas coletas de óleo na figura 10, onde é informado no último laudo que a carga de óleo e o sistema representados pela amostra, estão em condições de permanecerem em serviço. Também foi solicitado que se deve continuar coletando o lubrificante para fazer a análise de acordo com plano atual de monitoramento.

Figura 10 – Análise de óleo após a aplicação do plano de manutenção

Fonte: elaborado pelo autor com base na tabela original.