XIII SIMPEP - Bauru, SP, Brasil, 6 a 8 de Novembro de 2006

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1 Caso Prático de Estudo do Comportamento de Unidades Geradoras, utilizando Banco de Dados de Falhas da Usina Hidrelétrica Gov. Bento Munhoz da Rocha Netto - UHE GBM - Marcio Bonatto Guimarães (COPEL) marcio.bonatto@copel.com Luiz Alberto Pilatti (UTFPR/PR) lapilatti@pg.cefetpr.br Rui Francisco Marçal (UTFPR/PR) marcal@pg.cefetpr.br Resumo Este artigo apresenta o comportamento da Usina Hidrelétrica UHE GBM (Foz do Areia), maior usina hidrelétrica da Copel, com suas 04 unidades geradoras. Descreve seus equipamentos, as causas fundamentais relacionadas às falhas e os problemas que mais afetaram o desempenho de unidades geradoras no período de 14 anos. Permite visualizar de forma nítida a vida da usina hidrelétrica e de seus equipamentos pelas informações armazenadas no BDG Banco de Dados Geração e através do histórico de registros das ocorrências de falhas das unidades geradoras no período de 1990 até 2003, os quais são processados através do sistema de gestão corporativo. Estas informações possibilitam um planejamento estratégico relacionado às manutenções futuras na UHE GBM e consequentemente em todas as usinas desta empresa de energia paranaense. Demonstra que na Copel, na área de Geração, é adotada a análise dos Indicadores de Desempenho de Equipamentos como prática indispensável para a gestão da manutenção de equipamentos. Palavras-chave: Gestão da manutenção; Banco de dados de falhas; Indicadores de desempenho; Eliminar causa fundamental; Histórico da manutenção. 1. Introdução Organizações corporativas utilizam algumas metodologias como parte das suas gestões, as quais possibilitam a aquisição de informações fundamentais que facilitam as tomadas de decisões de forma mais ágil e precisa. Rummler e Brache (1992) e Gusmão (2001) comentam que a eficiência de um sistema de medidas de desempenho de uma empresa está na seleção de medidas relacionadas aos seus objetivos. Segundo os autores, as tendências das empresas são criar indicadores de desempenho além das suas necessidades, isto gera custos e informações que são irrelevantes para a corporação, fato este relacionado a falta de objetividade e pouco preparo dos profissionais incumbidos nesta tarefa. Na Copel, especificamente na área da Gestão da Manutenção, pratica-se um método que considera e calcula os indicadores de desempenho de equipamento das usinas hidroelétricas. São analisadas as ocorrências e posteriormente o cálculo destes indicadores é efetuado mensalmente e anualmente com valores acumulados mês a mês. Para este cálculo as ocorrências são divididas em: Programadas, Forçadas, Falhas na Partida e Disponíveis ao Sistema Elétrico. Sendo que as Ocorrências Forçadas são subdivididas em FA e DA, onde tem-se que: 1

2 FA É a falha por constatação da lógica das proteções eletromecânicas e DA É o defeito de alta gravidade. É a constatação humana de defeitos com os equipamentos da unidade geradora que não afetam a lógica de proteção naquele momento podendo se agravar se a unidade geradora não for desligada do sistema. Este processo de gestão iniciou no final da década de 80 de uma forma manual, posteriormente aperfeiçoado com a criação de um banco de dados, o BDG Banco de dados da Geração, mas em 1995 graças ao apoio da Diretoria o trabalho tomou maior consideração e importância. Através das informações históricas e recentes analisadas e armazenadas no BDG foi possível realizar o estudo estatístico específico da UHE GBM, que mostra: A análise das Falhas por unidade geradora, subdivididas por Equipamentos / Componentes / Causas Fundamentais; As ocorrências / mais relevantes / maior duração / freqüência; A análise do Tempo Médio de Reparo; A análise de Taxa de Falhas; A análise de Disponibilidade; O comportamento e a evolução dos Indicadores de Desempenho. 2. Histórico da UHE GBM - Usina hidrelétrica Gov. Bento Munhoz da Rocha Netto As obras foram iniciadas em 1975, a barragem de enrocamento compactado com face de concreto, primeira no Brasil e sendo a maior no mundo no gênero com 160 m de altura e 828 m de comprimento, concluída em A tomada d água é composta por 6 comportas que controlam a passagem da água através dos condutos forçados com diâmetro de 7 m, que podem ser movimentadas por um pórtico rolante de capacidade de 135 toneladas e suas turbinas são do tipo Francis utilizadas para grandes volumes d água. Possui um vertedouro tipo calha com capacidade de descarga máxima de m3/s, projetado com torres verticais nos muros dos degraus da calha que captam o ar através do fluxo da água, atenuando assim o desgaste por efeitos da cavitação. A casa de força é do tipo semi-abrigada. O projeto inicial é para 6 unidades geradoras, atualmente tem 4 unidades de 419 MW de potência. O pórtico de capacidade para 800 toneladas atende as manutenções das unidades geradoras e as comportas de jusante. 2.1 Gestão da Manutenção Com a entrada em operação da UHE GBM iniciou-se a modernização nos processos de gestão da manutenção de usinas. Foram implantadas novas metodologias voltadas ao planejamento, programação, execução e controle. Estes já eram praticadas em outras empresas mundiais do mesmo segmento. No início da década de 80, os processos dentro da Copel eram totalmente manuais. Com a evolução tecnológica dentro da empresa no final desta década foram implantados computadores e criadas ferramentas que facilitaram muito os processos e consequentemente o aumento da produtividade e eficácia destes com relação à manutenção. Lembrando (Moreira Filho, 2002), que a Política de Manutenção consiste na definição de objetivos técnico-econômicos relativos ao domínio das instalações e equipamentos da 2

3 empresa, pelo serviço de manutenção, sendo que esta política está comprometida com 3 fatores: Fatores Técnicos; Fatores Humanos e Fatores econômicos. Com a criação de um grupo na década de 80, que tinha como objetivo melhorar a política de Gestão da Manutenção, criando um sistema que resgatava e processava todas as informações necessárias para a melhor prática desta gestão conforme representa a Figura 1. FIGURA 1 - Política da Gestão da Manutenção Dentro da Gestão de Equipamentos foram definidos os indicadores que, na visão deste grupo, eram de fundamental relevância para o acompanhamento do desempenho dos equipamentos. Os indicadores definidos foram: A disponibilidade de Potência; A taxa de Falhas (avaliação da confiabilidade dos equipamentos); O Tempo Médio de Reparo das falhas (avalia a mantenabilidade); A Indisponibilidade Programada; A Indisponibilidade Forçada; A Indisponibilidade na Ponta verificada no horário de ponta de carga e O Fator de serviço. Pode-se afirmar que uma das ferramentas criadas em 1994 que mais ajudou e que ainda hoje é fundamental dentro da Gestão de Manutenção de Equipamentos é o BDG Banco de Dados da Geração, que armazena as ocorrências resgatadas e analisadas da UHE GBM desde 1980 e das demais usinas, disponibilizando os relatórios necessários ao cálculo dos Indicadores de Equipamentos. Mas, foi em 1995, que a nova Diretoria da Copel, dentro do seu planejamento estratégico, adotou também as metas de Disponibilidade de potência de Unidades Geradoras maiores que 10 MW como indicadores de resultados da empresa, promovendo maior mobilização de todas as áreas envolvidas para a melhoria contínua destes índices, através de estudos mais apurados das falhas dos equipamentos. Após consenso dos envolvidos (Usinas, Engenharia e o setor de Gestão da Manutenção) e determinação da Superintendência da Geração, foram adotadas metas para outros Indicadores de Desempenho, todas com grande importância, porém os que chamavam a atenção eram a Disponibilidade de Potência, Taxa de Falhas e Tempo Médio de Reparo. O processo ganhou maior dimensão quando a análise de ocorrências passou de mensal a semanal, com elaboração de relatório para cada falha e com coordenação da Superintendência. 3

4 3. Comportamento de Unidades Geradoras utilizando Banco de Dados de Falhas UHE GBM. Normalmente os gestores analisam somente o momento presente ao depararem com problemas relacionados à manutenção, alguns destes profissionais às vezes também se baseiam em experiências do passado. Passado este que por falta de registros pode deixar faltar informações concretas, assim, não agregando valores para a tomada de decisão em benefícios às manutenções tanto corretivas como preventivas. Para Kardec, Joubert e Seixas (2002), os gestores precisam efetuar permanentemente mudanças organizacionais visando a implementação das melhores prática. Busca-se constantemente melhorar o planejamento, a programação, o controle, o acompanhamento, a execução e a analise da manutenção. Por tanto, este estudo permite resgatar e compilar informações consistentes do passado referente a 14 anos de manutenções em dados estatísticos facilitando de forma precisa as decisões e ações a serem tomadas nas manutenções, visando o melhor desempenho dos equipamentos no presente e futuro. 3.1 Número de Falhas por Causas nas Unidades Geradoras Entre todas as 149 falhas neste período a causa que mais ocorreu foi a causa humana, que é denominada assim em função do agrupamento de quatro outras causas (MM - Metodologia inadequada de manutenção; MO Metodologia inadequada de operação; EI Execução inadequada de manutenção e OI Operação inadequada do equipamento). 3.2 Organograma das Falhas FA/Da por Unidade Geradora; Freqüência; Duração; Equipamento e Causas A Figura 3 mostra todas as falhas no período de 1990 a 2003 na UHE GBM, um arranjo em forma de organograma, separando-as por unidade geradora; freqüência; duração; equipamento e causas, assim, possibilitando uma visão global das ocorrências forçadas e sua análise estatística resumida. FIGURA 3 - Organograma das Falhas FA/Da de

5 3.3 Número de Ocorrências Forçada Fa/Da por Unidade Geradora Ano A maior incidências de ocorrências forçadas (falha) Fa/Da nas unidades geradoras foram registradas no período de 1990 a A partir de 1995 aconteceram mudanças nos processos de análise de falhas, que trouxeram melhorias através da maior participação e comprometimento das áreas na eliminação das causas fundamentais, que diminuíram significativamente conforme apresenta a Figura 4. FIGURA 4 - Número de Ocorrências por Unidade Geradora Fa/Da por Ano 3.4 Número / Duração de Ocorrências por Equipamentos e seus Componentes. A Figura 5 apresenta os equipamento que mais falharam e a duração destas falhas em 14 anos de manutenções, sendo que nos primeiro 5 anos foram registradas 82 falhas. O equipamento Gerador apresentou o maior número de falhas, mas foi o rotor turbina que utilizou o maior tempo em manutenção corretiva, 479,50 horas. FIGURA 5 Número / Duração - Ocorrências por Equipamentos e Componentes 3.5 Duração das Ocorrências Forçadas Fa/Da por Ano Foram 1767,82 horas a duração total de todas as ocorrências forçadas (falha) de 1990 a 2003, sendo que em 1993 foi o ano que apresentou o maior tempo de indisponibilidade forçada, conforme apresenta a Figura 6. 5

6 FIGURA 6 - Duração das Ocorrências Fa/Da por Ano de Análise das Ocorrências por Causas Fundamentais A análise criteriosa das falhas e as ações a serem tomadas visando a eliminação da causas fundamentais ou causa raiz é de extrema importância dentro do processo de gestão da manutenção, pois este processo devidamente executado elimina qualquer possibilidade de acontecer causas com problemas de mesma natureza, chamadas de causa reincidentes. Conforme afirma Xenos (1998), o princípio básico da eliminação definitiva de qualquer falha nos equipamentos é a identificação precisa da suas causas fundamentais, o que permite tomar as ações necessárias para bloquear estas causas e evitar a reincidência da falha. Entre as 149 falhas que aconteceram no período de 1990 a 2003, as causas PR Projeto e MM Metodologia Inadequada de Manutenção aparecem juntas em 47 ocorrências forçadas, conforme apresentadas na Figura 7. FIGURA 7 - Análise das Ocorrências por Causas no Período de Principais Ocorrências É muito importante para todos os profissionais envolvidos nos processos da manutenção e gestão da manutenção conhecerem os equipamentos não só com seus conhecimentos técnicos, mas também através do histórico destes equipamentos, pois estas informações possibilitam aos profissionais programarem ações preventivas para evitar reincidências das falhas. A Tabela 1 mostra que as principais ocorrências forçadas são decorrentes dos equipamentos Gerador e Turbina, sendo que a incidência destas ocorrências aconteceram entre 1991 a 1999, com exceção de uma ocorrência em Mesmo com as ações preventivas o problema descrito como vazamento de água pelas buchas da palheta apresenta histórico com reincidência, mostrando um problema crônico, que é amenizado com as manutenções preventivas, mas não é extinto, pois este problema refere-se a erro de projeto (causa fundamental projeto), necessitando de alto investimento para alterá-lo. 6

7 TABELA 1 - Principais Ocorrências de Análise Estatística do Comportamento dos Equipamentos da UHE GBM de 1990 a 2003 Através desta análise estatística é possível perceber facilmente a indisponibilidade dos equipamento no período 1990 a 2003, considerando as suas horas de indiponibilidade e quanto os mesmo contribuiram em percentual na indisponibilidade total do período. Turbina - Responsável pelo maior tempo gasto para recuperação das ocorrências 479,50 h (27,12%). Mancal Combinado - Responsável por 18,64 % (329,47 h) do tempo total de recuperação das ocorrências. Gerador - Responsável por 18,25 % (322,57 h) do tempo total de recuperação das ocorrências. Transformador Elevador - Responsável por 8,83 % (156,03 h) do tempo total de recuperação das ocorrências. Mancal Guia - Responsável por 10,38 % (183,5 h) do tempo total de reparo das ocorrências; Regulador de Velocidade - Apesar de ser o segundo equipamento em número de ocorrências (38) é responsável apenas por 5,81 % (102,75 h) do tempo total de reparo das ocorrências; Outros Equipamentos - Com o total de 25 ocorrências, são responsáveis por 4,21 % (74,5 h) do tempo total de reparo. 5. Indicadores de Desempenho UHE GBM Os Indicadores de Desempenho apresentados nos Gráficos 1 e 2 retratam o comportamento da UHE GBM em função do tempo, sendo que estas informações são fundamentais para as ações preventivas e corretivas da manutenção, assim, facilitando o gerenciamento dos equipamentos e melhorando o desempenho. A regulamentação sobre os Indicadores de Desempenho está disponível no Submódulo 2.7 que se refere aos - Indicadores de desempenho para acompanhamento da Manutenção - ONS - Operador nacional do Sistema Elétrico. 5.1 Disponibilidade A Disponibilidade é uma grandeza adimensional e representa o percentual de horas disponíveis de um equipamento em um período considerado. O gráfico 1 mostra que a partir de 1995 a Disponibilidade da UHE GBM apresentou valores muito significativos, não sendo coincidência esta evolução com a decisão da Diretoria de adotar o Indicador de Disponibilidade como uma das metas dos indicadores de resultados da Copel. 7

8 UHE GBM DISPONIBILIDADE 100,00 95,00 90,00 % 92,25 89,73 87,53 91,00 95,11 94,33 97,42 95,46 93,46 96,29 95,12 92,04 85,00 80,00 79,99 81,50 75, DISPONIBILIDADE GRÁFICO 1 Disponibilidade UHE GBM Taxa de Falhas A Taxa de Falhas - TF tem como unidade dimensional o número de falhas por ano. Para indicar que a TF refere-se às falhas Fa e também Defeitos de Alta Gravidade Da, usa-se por vezes a representação FaDa para o parâmetro falhas. Portanto a Taxa de Falhas mostra o comportamento de um conjunto de equipamentos num período padrão de 8760 horas. O gráfico 2 da Taxa de Falhas apresenta uma diminuição deste indicador a partir de 1995, seguindo a nova política de gestão e metas a serem alcançadas conforme determinações da Diretoria de Operação. GRÁFICO 2 Taxa de Falhas UHE GBM Comparativo Taxa de Falhas GBM / GNB / SCX Curva da Banheira Um aspecto importante a ser analisado é a Curva da Banheira, que representa o comportamento da freqüência das ocorrências de falhas dos equipamentos, que afetam diretamente os Indicadores de Desempenho. As instalações e desempenho dos equipamentos avaliados através do modelo da Curva da Banheira apresentam ter fases destinas: 1ª Fase Mortalidade Infantil, causada geralmente por causas relacionadas a projeto e fabricação. 2ª Fase Vida Útil, as causas que afetaram a 1ª fase foram eliminadas, assim as taxas de falhas tornam-se estáveis. 3 ª Fase Envelhecimento, nesta fase os equipamentos começarão a falhar devido a problemas relacionados ao limite da vida útil, apresentando causa fundamentais como fadiga e envelhecimento. Deve-se ressaltar que as manutenções preventivas e as melhorias nos processos e 8

9 projetos reduzem as ocorrências de falhas, podendo até eliminar a Mortalidade Infantil e em conseqüência aumentar a vida útil das instalações. O gráfico 3 apresenta as 3 fases da Curva da Banheira citadas no item 5.3. GRÁFICO 3 Gráfico Representativo da Curva da Banheira. A comparação da Taxa de Falhas entre as 3 maiores usinas da Copel desde o início de operação, através do método da Curva da Banheira, retrata que UHE GBM por ser a primeira grande hidrelétrica construída pela Copel apresentou Taxas de Falhas muito altas nos seus anos iniciais de operação, sendo que os maiores problemas relacionam-se a projeto. As falhas de projeto encontradas na UHE GBM1 não aconteceram nas construções da UHE GNB2 e UHE SCX3, devido à experiência dos profissionais que trabalharam no primeiro projeto, assim evitando os erros do passado. Outro aspecto que teve influências diretas na diminuição das falhas foram os avanços tecnológicos. A Curva da Banheira que compara as 3 maiores hidrelétricas da Copel, reflete o comentário acima, pois as ocorrências de falhas da UHE GBM apresentaram altas taxas de falhas até o 8º ano de operação e as UHEs GNB e SCX passaram rapidamente pela 1ª Fase Mortalidade Infantil, no quarto e segundo anos respectivamente, posteriormente estabilizando os seus indicies de falha até o presente momento, como mostra o gráfico 4. GRÁFICO 4 Gráfico Representativo da Curva da Banheira - UHEs GBM, GNB e SCX 1 UHE GBM Usina Hidrelétrica Governador Bento Munhoz da Rocha Netto 2 UHE GNB Usina Hidrelétrica Governador Nei de Amintas Braga 3 UHE SCX Usina Hidrelétrica Salto Caxias 9

10 6 Conclusão Podemos afirmar que a entrada em operação da Usina Governador Bento Munhoz da Rocha Neto UHE GBM foi um marco importante para história da Companhia Paranaense de energia - Copel e do Setor Elétrico Brasileiro. Segundo (Davenport, 1994), Medidas são necessárias: Se não podemos medir, não podemos controlar. Se não podemos controlar, não podemos gerenciar. Se não podemos gerenciar, não podemos melhorar. Mesmo após 24 anos de muitos MW gerados por esta usina, os nossos profissionais sempre buscaram melhorias, novas técnicas e ferramentas para auxiliar nos processos de gerenciamento. Entre tantas, tem-se a Gestão dos Indicadores de Desempenho que através dos dados armazenados no BDG Banco de Dados da Geração proporciona o desenvolvimento de trabalhos e pesquisa do comportamento das usinas e de seus equipamentos em determinados períodos de tempo. O Comportamento de Unidades Geradoras utilizando Banco de Dados de Falhas da UHE GBM, mostrado neste artigo permite uma visão apurada da vida das unidades geradoras, dos equipamentos, dos problemas crônicos, das tendências e, consequentemente da prevenção contra problemas futuros, mesmo que inevitáveis e que venham a acontecer por causas relacionadas a envelhecimento, desgaste e fadiga de material. 7. Referências Bibliográficas RUMMLER, Geary A. e BRACHE, Alan P. (1992) - "Melhores Desempenhos das Empresas: Ferramentas para a melhoria da qualidade e da competitividade". Makron Books do Brasil. São Paulo. GUSMÃO, Carlos Alberto de. (2001) Índices de Desempenho da Manutenção: Um Enfoque Prático - Revista Manutenção y Qualidade, Edição N.º 37 Sessão Técnica Ano 8. XENOS, Harilaus Georgius d' Philippos. (1998) - Gerenciando a Manutenção Produtiva. Editora de Desenvolvimento Gerencial. Belo Horizonte. MOREIRA FILHO, Urbano. (2002) - Política de Tratamento de Falhas em Unidades Geradoras da Copel Geração S/A. - 1º Congresso Mundial de Manutenção - ABRAMAN. Salvador. KARDEC, Alan, JOUBERT, Flores Filho e SEIXAS, Eduardo de Santana. (2002) - Gestão Estratégica e Indicadores de Desempenho. Qualitymark Editora Ltda. Rio de Janeiro. ABRAMAN. (DAVENPORT, Thomas. (1994) - Reengenharia de Processos - Harvard Business School Press. Campus. Rio de Janeiro. SUBMÓDULO 2.7 (2002) Indicadores de desempenho para Acompanhamento da Manutenção" ONS - Operador Nacional do Sistema Elétrico. 10