Manutenção preditiva, Notas de estudo de Cultura

Baixe Manutenção preditiva e outras Notas de estudo em PDF para Cultura, somente na Docsity! 3. MANUTENÇÃO 3.1. Introdução Mudanças profundas têm-se apresentado na última década nos mercados. Eles estão sendo marcados por conceitos como: globalização, redução de custos, melhoria da qualidade de serviços etc. No mercado elétrico, em nível nacional, temos assistido a desregulamentação do setor, a concessão de serviços, a geração como atividade de risco comercial, competição de preços e a constituição de entidades reguladoras com capacidade técnica e legal para o controle da atividade. Logicamente estas trocas estão motivando o mercado para a competição, redução de preços, com qualidade e continuidade. O impacto desse novo ambiente atingiu todos os setores das empresas, incluindo a atividade de manutenção. Atualmente a técnica de manutenção deve ser necessariamente desenvolvida sob a estratégia da redução dos tempos de intervenção nos equipamentos, buscando obter o menor tempo de indisponibilidade para o serviço. Para se alcançar essa estratégia utilizamos os seguintes conceitos: • Manutenção preditiva A manutenção preditiva se baseia na análise da evolução supervisionada de parâmetros significantes da deterioração do componente, permitindo alongar e planejar intervenções. Conceito ainda pouco aplicado no país, a manutenção preditiva pode significar uma economia igual a 30 vezes o valor investido. “Apesar desse número variar conforme a utilização do sistema e tipo de indústria, esse ganho financeiro ocorre devido ao menor tempo perdido com máquinas paradas” [7]. • Manutenção preventiva Trabalha de acordo com uma programação pré-estabelecida, normalmente em função da estatística da vida útil média dos componentes dos equipamentos. Pontos negativos: substituição prematura de componentes, com alto impacto nos custos da manutenção e não leva em conta a real evolução da vida útil dos equipamentos com alto impacto na disponibilidade dos equipamentos de produção. 48 • Manutenção corretiva Ocorre sempre de forma não prevista ou planejada, gerando grandes perdas de produção e esforços da equipe de manutenção. Podemos destacar os seguintes pontos negativos deste conceito: necessita de uma equipe de manutenção super dimensionada e não tem controle sobre a disponibilidade dos equipamentos de produção. 3.2. A Manutenção preditiva Consiste no planejamento antecipado das intervenções corretivas, a partir da aplicação sistemática de uma ou mais técnicas de monitoração, como [8]: • Análise de vibrações de equipamentos rotativos e alternativos • Análise de corrente e fluxo magnético de motores elétricos • Análise de óleo lubrificante (tribologia e ferrografia) • Termografia de sistemas elétricos e mecânicos • Ultra-som para detecção de vazamentos e defeitos de válvulas e purgadores. Essas técnicas são capazes de detectar eventuais falhas de funcionamento sem a necessidade de interrupção do processo produtivo e de modo que a intervenção corretiva possa ser programada com antecedência suficiente proporcionando os seguintes benefícios: • Aumento da segurança e da disponibilidade dos equipamentos, com redução dos riscos de acidentes e interrupções inesperadas da produção • Eliminação da troca prematura de componentes com vida útil remanescente ainda significativa • Redução dos prazos e custos das intervenções, pelo conhecimento antecipado dos defeitos a serem corrigidos • Aumento da vida útil das máquinas e componentes pela melhoria das condições de instalação e operação. A análise estatística dos dados coletados pela Manutenção Preditiva permite ainda: 51 caracterizadas 6 (seis) áreas especificas para os equipamentos elétricos, que possuem acompanhamento de temperatura para os seguintes elementos:[9] • Usinas a) Campo de excitação da máquina (escovas); b) Ranhuras do estator; c) Pacotes de lâminas do estator; d) Conexões elétricas de cabos de potência e barramentos; e) Reostato de campo. • Linhas de transmissão aéreas a) Grampos de jumper das torres de ancoragem; b) Conexões de cabos; c) Conexões para as derivações das LTA; d) Conexões para os pára-raios das SE; e) Conexões para os filtros das SE; f) Conexões para os filtros de onda; g) Dispositivos de seccionadoras de linhas. • Cabos de transmissão subterrâneos a) Emenda de cabos de potência isolados e barramentos; b) Conexão dos terminais externos dos cabos. • Subestações a) Barramentos; b) Transformadores de potência; c) Disjuntores; d) Seccionadoras; e) TC e TP; f) Pára-raios; g) Filtros de onda; h) Fusíveis; i) Terminais de cabos de potência; j) Bancos de capacitores; k) Conjuntos blindados. 52 • Linhas de distribuição aéreas a) Conexões e emendas de cabos e fios elétricos; b) Transformadores de distribuição; c) Pára-raios; d) Capacitores e reguladores de tensão; e) Chaves fusíveis e seccionadoras; f) Religadores e seccionalizadores; • Linhas de distribuição subterrâneas a) Conexões e emendas de cabos de energia isolados; b) Conexões de barramentos; c) Chaves a óleo e protetores de rede; d) Transformadores; e) Bases fusíveis. 3.3.1. Critérios de avaliação dos resultados das inspeções A avaliação dos resultados das inspeções compreende uma interpretação dos valores de temperatura medidos para cada ponto e a definição da ação necessária para sua correção por parte da manutenção. A Light adota os seguintes critérios conforme a diferença encontrada entre a temperatura do ponto do objeto medido e o ambiente. A ação a ser tomada pela manutenção, é baseada nas recomendações abaixo descritas tomando como base a diferença de temperatura entre o meio ambiente e a temperatura do equipamento sob inspeção. Essas faixas são apenas indicativas, e são baseadas em levantamentos de alguns equipamentos elétricos de potência, as mesmas podem ser corrigidas de acordo com a experiência ou informações do fabricante. a) 0 – 5 °C Não determina intervenção da manutenção; b) 5 – 15 °C Intervenção dentro do programa normal de manutenção; c) 15 – 35 °C Intervenção na primeira oportunidade, ou no prazo máximo de 60 dias; d) > 35 °C Intervenção imediata, observando as restrições operativas do sistema. 53 Algumas observações sobre as diferenças registradas acima: 1 - As faixas de temperatura foram consideradas para uma corrente de 100% da corrente nominal ou da máxima de um período; 2 - A intervenção da manutenção é especifica considerando-se pontos quentes em conexões, isto é, conectores e regiões de contatos externos; 3 - Quando os pontos quentes estiverem localizados na parte interna do equipamento, através de indicação indireta, a intervenção deve ser imediata, observando-se as restrições operativas do sistema. 4 - Após cada reparo proceder a uma inspeção para verificar se o defeito foi eliminado. 3.3.2. Periodicidade da inspeção Tabela 14: Periodicidade da inspeção[9] ELEMENTO ELÉTRICO INSPECIONADO PERIODICIDADE Usinas a) Campo de excitação das maquinas (escovas), reostato de campo e conexões de cabos de potência e barramentos. b) Ranhuras e pacotes de lâminas do estator. Semestral Ranhuras e pacotes de lâminas do estator. Linhas de transmissão aéreas Anual e sempre que houver alterações no sistema transmissor Cabos de transmissão subterrâneos Anual e sempre que houver alterações no sistema transmissor Subestações Anual Linhas de distribuição aéreas Semestral Linhas de transmissão Subterrâneas Semestral 56 Entre as desvantagens ou inconvenientes, temos: • Capacidade limitada para a identificação de defeitos internos na medida que o mesmo não pode ser exteriorizado pelo aumento de temperatura. • A contaminação da atmosfera através de poluentes e/ou outras fontes de irradiação pode confundir a análise do defeito. • O estado de carga do elemento sob análise pode influir na determinação de anomalias. 3.5. Processo de Inspeção termográfica No processo de inspeção termográfica é possível definir, de forma geral, os seguintes estágios: 1. Planejamento da inspeção nos períodos de demanda máxima. 2. Avaliação e classificação dos pontos quentes detectados. 3. Emissão de relatório, com a identificação das falhas e o nível de urgência para o seu reparo. 4. Revisão termográfica para avaliar a eficácia da manutenção realizada para a correção da falha. Figura 19: Elementos básicos da estrutura de um termovisor Objeto sob inspeção Emite radiação infravermelha Campo de visão Óptica Coleta a radiação Sistema de detecção Converte a radiação em sinal elétrico Eletrônica Amplifica e condiciona o sinal Visualização Imagem e a leitura da temperatura 57 Podemos citar as seguintes técnicas preditivas de inspeção: resistência de isolamento, medição de perdas dielétricas, medição da corrente de fuga, medições termográficas e decomposição harmônica da corrente de fuga. 3.6. Equipes de Inspeção termográfica No inicio, a utilização desta técnica de manutenção preditiva estava limitada pelo peso e tamanho dos termovisores. A evolução tecnológica permitiu a redução desses fatores; por exemplo, em 1965, o peso desses termovisores era superior a 30 kg. Hoje eles são portáteis pesando aproximadamente 2 kg, tem capacidade para o armazenamento digital dos dados, análise por meio do uso de computadores e de software específico, entre outras facilidades. E o que é mais importante a realização das inspeções são feitas por uma única pessoa. Os benefícios relacionados acima e as vantagens desta técnica preditiva tem impulsionado o uso generalizado em instalações elétricas. 3.7. Câmera de termografia ou termovisor A luz visível, que é aquela parte do espectro eletromagnético que os nossos olhos são capazes de perceber, compreende uma parte muito pequena de todo o espectro, como pode ser observado na Fig. (20). Assim, aquilo que está fora do alcance dos nossos olhos, necessita de recursos especiais para poder ser detectados e visto. Figura 20: Espectro eletromagnético Para podermos “enxergar” no INFRAVERMELHO (IV) devemos utilizar câmeras especiais denominadas de TERMOVISORES e assim, a Termografia, é a tecnologia que permite “enxergar” nessa parte invisível para nossos olhos do espectro eletromagnético. 58 O termovisor é um equipamento destinado a aquisição e representação de uma imagem originária da recepção e tratamento de ondas eletromagnéticas dentro da faixa de (IV). Figura 21: Termovisor 3.8. Utilização do termovisor na Light A Light utiliza o termovisor da marca AGEMA, modelo Scanner 487, Fig. (35) e (36) do anexo, para a realização das rotinas de inspeção preditiva em suas instalações. O equipamento é da decada de 90 e de dimensões superiores aos existentes atualmente. 3.8.1. Procedimentos de medição Elementos considerados no início do procedimento de medição 3.8.1.1. Características dos equipamentos Para uma correta análise da medição deve-se obter as seguintes informações dos equipamentos que sofrerão a intervenção: • Identificar se o equipamento a ser inspecionado tem seu comportamento influenciado pela tensão aplicada, pela corrente passante, e/ou pelo fator de carga; • Identificar os materiais que compõem os equipamentos a serem inspecionados, visando a determinação das respectivas emissividades envolvidas; 61 Figura 22: Tela do termovisor da Light com a configuração existente 3.8.2. Procedimento de calibração Atualmente o termovisor da Light é calibrado pela empresa Flir Systems, situada na cidade de Sorocaba, São Paulo. O procedimento de calibração é o apresentado abaixo: O procedimento de calibração foi desenvolvido para fornecer aos sistemas de imagens infravermelhas exatidão a uma medição específica, com precisão de acordo com os padrões internacionais. Com o objetivo de estimar a incerteza de medição, a FLIR usa um grande número de corpos negros muito estáveis, trabalhando em diferentes temperaturas de 0 ºC a 1500 ºC. As temperaturas dependem das faixas utilizados. Os Corpos Negros utilizados, Tabela (16), que são as fontes de radiação, são regularmente calibrados. A incerteza é determinada pelo NIST, o National Institute for Standards and Technology (EUA), e pelo SP, instituto equivalente de testes e pesquisas da Suécia. O procedimento de calibração é baseado na medição de um sinal enviado pelo detector no sistema de imagem. O sinal é proporcional à radiação vinda de um corpo negro com uma temperatura conhecida e de emissividade também 62 conhecida, a uma distancia determinada entre o sistema de imagem e o corpo negro. A distância é determinada baseando-se no campo de visão da lente usada. O ciclo de calibração é controlado por um computador com um software dedicado à calibração. O computador também controla os movimentos mecânicos do sistema de imagem para o posicionamento e foco dos diferentes corpos negros. Todas as diferentes combinações do sistema de imagem com lentes e filtros são calibrados. O computador armazena o valor dos sinais vindos do detector, juntamente com a temperatura de uma específica fonte de radiação. Após completado o ciclo com todas as calibrações requeridas, o software utiliza as informações gravadas para calcular as constantes matemáticas de calibração necessárias. As constantes como os dados do sistema de imagem, são relevantes, tal como número de série, lentes e etc., que são então guardados na câmera. As constantes de calibração são usadas pelo sistema para calcular e apresentar as temperaturas corretas. O procedimento de calibração também torna possível calcular os dados necessários para a compensação da variação de temperatura do sistema, tornando possível manter-se a qualidade da medição quando a temperatura ambiente varia. A FLIR preserva gravações de todas as calibrações realizadas e o processo de calibração é uma parte integrante do Programa de Garantia da Qualidade da FLIR. Nas Fig. (37), (38) e (39), do anexo, podemos observar o modelo de certificado de calibração emitido pela FLIR Systems. Na Fig. (37) temos as informações referentes a temperatura ambiente e umidade relativa do ar durante a calibração. Para a Fig. (38) são apresentadas as temperaturas e os padrões de calibração utilizados. E finalmente na Fig. (39) a tabela de valores encontrados e incerteza de medição. Entretanto, existem incoerências metrológicas que precisam ser corrigidas para uma melhor interpretação dos resultados de calibração do termovisor. 63 Tabela 16: Padrões "Corpos negros" utilizados na calibração Modelo Temperatura Incerteza BB0 FLIR Systems AB até 2 °C ± 0,2 °C Ambient FLIR Systems AB Ambiente ± 0,2 °C BB400 FLIR Systems AB 30 °C – 350 °C ± (0,3 + 0,004*t) °C t = temperatura em °C LS1250 Electro Optical Ind 500 °C – 1200 °C ± 3,0 °C 54233C Lindberg 1000 °C – 1500 °C ± 3,0 °C 3.9. Calibração de termômetros infravermelhos no Brasil Apesar de haver uma grande demanda de serviços de calibração de sensores de temperatura por radiação, no Brasil, há somente dois laboratórios credenciados à Rede Brasileira de Calibração - RBC e o próprio INMETRO, capazes de realizar com competência técnica e rastreabilidade aos padrões nacionais de mais alta exatidão, garantindo assim, a base técnica imprescindível ao livre comércio nos mercados globalizados e a disseminação do conhecimento técnico na área medição de temperatura sem contato. Os laboratórios de calibração de sensores de temperatura por radiação no Brasil são: • INMETRO: O Laboratório de Pirometria - LAPIR oferece serviços de calibração para as seguintes faixas de medição: 800°C a 1500°C com incerteza de medição variando entre ±0,6°C a ±1,0°C e 1500°C a 2050°C com incerteza entre ±1,2°C a ±2,5°C para termômetros de radiação infravermelha e pirômetros, e de 100°C a 1150°C com incerteza de medição variando entre ±0,5°C a ±2,0°C somente para termômetros de radiação. • USIMINAS: O Laboratório de Calibração de Instrumentação – IHI oferece serviços de calibração de termômetros de radiação infravermelha nas seguintes faixas de medição: de 50°C até < 550°C com menor incerteza de medição de ±1,0°C, de 550°C até < 1100°C com menor incerteza de