MELHORIA NA GESTÃO DA MANUTENÇÃO ELÉTRICA ATRAVÉS DA ANÁLISE, DESENVOLVIMENTO E IMPLANTAÇÃO DE CONTROLE DE VARIÁVEIS CRITICAS

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1 MELHORIA NA GESTÃO DA MANUTENÇÃO ELÉTRICA ATRAVÉS DA ANÁLISE, DESENVOLVIMENTO E IMPLANTAÇÃO DE CONTROLE DE VARIÁVEIS CRITICAS (Autor ) Roberto R. Sinohara. S. Sousa 1 (Orientador) Prof. Doutor Luiz Octávio Mattos dos Reis 2 Resumo Este artigo apresenta o estudo de caso do sistema de gestão da manutenção aplicada à uma empresa do ramo de bebidas de funcionamento ininterrupto, e propõe melhorias. O sistema de gestão da manutenção aplicado nesta empresa é condizente com o que sugere a literatura e apresenta resultados satisfatórios em vários setores. No entanto, pode-se constatar algumas dificuldades e fatores negativos na gestão do sistema elétrico da empresa que funciona em três turnos continuos; sem haver disponibilidade para paradas de manutenção. As limitações impostas ao sistema de gestão da manutenção limitam suas ações que implicariam em um nivel de indisponibilidade, por energia elétrica. O objetivo principal deste trabalho é apresentar a proposta, o desenvolvimento e a implantação de uma nova ferramenta integrada ao sistema de gestão da empresa. Esta nova ferramenta incorpora o monitoramento de variáveis criticas atribuídas ao setor elétrico e foi inserida na rotina do chão de fabrica. A implantação desta nova ferramenta foi realizada com sucesso. E assim por meio desta, pretende-se atingir níveis futuros de indisponibilidade aceitáveis que garantam um aumento considerável na eficiência produtiva da empresa. Palavras-chave: Monitoramento de variáveis criticas; Gestão da manutenção; manutenção do sistema elétrico; Ferramentas de gestão. Abstract This paper presents a case study of the maintenance management system applied to a branch company of beverages that works seamlessly and proposes improvements. The maintenance management system applied in this company is consistent with what the literature suggests and provides satisfactory results in various sectors. However, we can notice some difficulties and negative factors in the management of the electrical system of the company that operates three shifts continuous, with no availability for maintenance shutdowns. The limitations imposed on the maintenance management system limit its action capability and implies a level of unavailability, for electricity, inadequate. The main objective of this paper is to present the proposition, the development and implementation of a new tool integrated to the management system of the company. 1 Eng. Roberto Rennó Sinohara da Silva Sousa - UNITAU 2 Prof. Dr. Luiz Octávio Mattos dos Reis - UNITAU

2 This new tool performs the monitoring of critical variables in the electricity sector and has been incorporated into the operational level routine. The implementation of this new tool was successfully performed and through this, it is intended to achieve future levels of acceptable downtime and ensure a considerable increase in the productive efficiency of the company. Key Words: Critical variables tracking; Maintenance management, maintenance of the electrical system; management tools. 1 INTRODUÇÃO A competitividade industrial da atualidade é, sem duvida, um grande desafio que obriga as indústrias dos mais variados ramos e portes a se modernizarem e a se inserirem no modelo de produção global. Este modelo requer que os processos produtivos atinjam altissimos níveis de eficiência. Neste contexto, fica evidente a necessidade da busca pela produção continua e ininterrupta para que as linhas e produção consigam atingir a eficiência requerida pela competitividade industrial contemporanea. Assim, a indisponibilidade de qualquer utilidade dentro de uma indústria impacta negativamente e significativamente nos seus resultados. A indisponibilidade de energia elétrica, enquanto componente significativo da indisponibilidade por utilidades, é portanto um elemento que influencia diretamente na eficiência da industria como um todo e portanto, na industria do ramo de bebidas da qual tratamos neste trabalho. Embora o sistema de gestão utilizado nesta empresa e suas ferramentas sejam bastante reconhecidos e eficientes, os indices de indisponibilidades nos indicam que ainda temos lacunas a serem preenchidas para a melhoria dos resultados e da competitividade da empresa. Na tentativa de solucionar o problema, ou ao menos minimizá-lo através de estudo detalhado, observou-se que o indice de indisponibilidade por energia elétrica só pode ser reduzido após o entendimento da(s) causa(s) fundamental(ais) dos problemas que geram a indisponibilidade. Frente a valores elevados deste indice e ao desconhecimento dos agentes causadores da indisponibilidade, faz-se necessário o desenvolvimento de uma ferramenta que viabilize o diagnóstico de suas causas fundamentais. Assim, a partir da análise do modelo teórico e do modelo implantado verificou-se a necessidade do monitoramento de variaveis, consideradas criticas para o sistema elétrico, através do sistema de informação da empresa (MES Manufacturing Execution System) visando a tomada de decisões. Neste trabalho, buscou-se definir quais eram estas variáveis e implementá-las, através da ferramenta de controle e do sistema de informação. Para tanto, foram ainda implantados novos procedimentos operacionais para medição destas grandezas.

3 A ferramenta foi impantada com sucesso e, no futuro, os resultados serão monitorados e mensurados. 2 MÉTODO O trabalho de pesquisa foi motivado pela observação e diagnóstico dos indices alarmantes de indisponibilidades apresentados. Em função desta observação, foi realizada uma pesquisa bibliográfica sobre os conceitos de gestão da manutenção dos sistemas de distribuição de energia elétrica. Os conceitos verficados na bibliografia serviram de base para a implementação das ferramentas descritas neste trabalho. Este artigo apresenta uma pesquisa quantitativa aplicada, de estudo de caso, de carater longitudinal e experimental. 3 O MODELO DE GESTÃO DA MANUTENÇÃO - TEÓRICO A produtividade é um conceito muito difundido para medir a eficiência de uma empresa. Ela pode ser descrita como taxa de valor agregado e pode ser calculada como o quociente do valor produzido pela empresa pelo valor consumido (Falconi, Vicente, 2004). Ainda segundo Falconi, a melhoria da produtividade, desconsiderando as influencias externas, só pode ser obtida pela melhoria dos equipamentos e materiais ou pelo aporte de conhecimento ao processo (Falconi, Vicente, 2004). A melhoria dos materiais pode ser obtida através da manutenção uma vez que a manutenção está se adaptando para aumentar a disponibilidade dos equipamentos. (MOUBRAY, J, 1997). Para que se possa fazer um bom planejamento e controle da manutenção, é necessário que se sabia quais são os equipamentos a serem mantidos (Branco Filho, Gil, 2008). A indisponibilidade está diretamente relacionada às falhas em equipamentos. É necessário se conhecer minuciosamente todo o sistema para que se possa prevenir as falhas ou, em ultimo caso, reduzir ao maximo sua duração (da Costa Barbosa, Alessandra, 2009). As falhas são decorrentes do desgaste natural ou forçado de um sistema. Sendo assim, no mínimo, qualquer sistema organizado, exposto à ação do tempo, irá se deteriorar. O objetivo da manutenção é assegurar que esta deterioração não ultrapasse o limite no qual o ativo deixa de desempenhar satisfatóriamente. (Norma SAE JA, 2012) Assim, faz-se necessário identificar quais são os tipos de falhas e quantas vezes acontecem para que se possa selecionar aquelas cujo impacto for mais representativo, extratificá-las e minimizar os riscos de falha. Esta abordagem, conhecida por método de análise de Pareto, nos permite resolver um problema grande através de um numero

4 maior de problemas menores e ainda enfocar a solução nos pontos chaves que solucionam a maior parte do problema com esforço e custo reduzidos ao minimo. Este procedimento de seleção de pontos chaves se baseia no principio de Pareto e prioriza os itens do problema quantitativamente. (Falconi, Vicente, 2004). O controle estatístico de processo é uma ferramenta muito difundida na indústria por apresentar resultados satisfatórios na análise de indices de processos. Através do tratamento estatístico de dados históricos é possível se determinar a probabilidade de ocorrência de falhas. Assim, se torna viável um melhor controle de estoque, registrar as trocas de peças e estabelecer um plano de manutenção. (Ozório P., Érica C.; Hermann erdmann, Rolf, 1998) Desta forma, uma vez que se conhece minuciosamente o sistema, aplicando o controle estatístico sobre as variáveis corretas, é possível reduzir o custo da manutenção, reduzir a indisponibilidade e melhorar a eficiência produtiva do sistema. Este conhecimento sobre o qual se poderá aplicar o controle estatistico de processo será obtido à partir de um histórico das variáveis criticas coletado através da ferramenta descrita neste trabalho. 4 DESCRIÇÃO DO MODELO DE GESTÃO DA MANUTENÇÃO APLICADO NA EMPRESA A seguir, será descrito o modelo de gestão da manutenção da empresa como um todo e, posteriormente, como este modelo está aplicado para o sistema elétrico. 4.1 Visão geral O modelo de gestão aplicado atualmente na empresa utiliza-se de tagueamento para mapear os equipamentos disponíveis. O sistema de tagueamento, registrado através da ferramenta SAP (SAP Systems Applications and products in data Processing), está dividido em quatro níveis. Os planos de manutenção são estabelecidos através da ferramenta SAP e devem ser aplicados por cada unidade fabril aos locais de instalação condizentes com o plano. A ferramenta SAP sinaliza ao PCM (PCM Planejamento e controle da manutenção) as ordens de manutenção sugeridas pelo plano de manutenção. O PCM, por sua vez, atribui as ordens de acordo com a disponibilidade de HH (HH Homem Hora), libera as ordens de serviço para a realização e as entrega ao operador ou técnico que irá executar a ordem. As ordens de serviço já contêm o procedimento de manutenção, bem como o material que deverá ser utilizado nesta manutenção. Qualquer desvio do procedimento ou alteração no material deve ser registrada na ordem de manutenção. Outra ferramenta de manutenção disponível é a manutenção autonoma, executada periódicamente pelo operador de cada maquina. O tipo de manutenção que será realizado em cada equipamento depende da criticidade de cada equipamento. Os equipamentos são classificados em criticos A, B ou C.

5 As inspeções preditivas, analise de vibração, termografia, ferrografia e ultrassom, são realizadas por empresa terceira. Os levantamentos das inspeções preditivas são tratados internamente. 4.2 Aplicação deste modelo de gestão no setor elétrico Apesar de o mesmo modelo ser aplicado ao setor elétrico, devido à características intrinsecas da empresa e do setor elétrico, surgem algumas dificuldades adicionais pois, não funcionam como os sistemas de produção continua tradicionais. Uma delas advém do fato de o sistema elétrico não ser continuamente operado e, portanto, as subestações permanecem, na maior parte do tempo, trancadas e sem supervisão humana. Outro agente complicador reside na escassez de oportunidades de desligamento para que sejam realizadas manutenções preventivas, preditivas e corretivas. Além destes dois fatores principais, podemos realçar alguns outros, como a dificuldade de acesso, devido à necessidade de abertura de PTR (PTR Permissão de trabalho de risco), a priorização de atendimento técnico ao processo, por impactar diretamente nos resultados da empresa e ainda a necessidade de investimentos maiores para a realização de manutenções corretivas. Por estes motivos, percebemos que ferramentas como o sistema de identificação, por exemplo, não estão totalmente funcionais. Os registros dos equipamentos encontramse incompletos e desatualizados. As inspeções preditivas são realizadas apenas parcialmente e nem sempre as anomalias detectadas são tratadas. As manutenções preventivas do setor elétrico por vezes deixam de ser executadas por falta de paradas fabris para a sua realização. Algumas manutenções corretivas deixam de ser realizadas por questão de priorização de investimentos. E, principalmente, não há registro de informações a respeito do estado dos equipamentos instalados. 5 ANÁLISE DOS PROBLEMAS IDENTIFICADOS Dentre as falhas identificadas, a não execução das pendencias apontadas pelos relatórios das inspeções preditivas requer ações gerenciais no curto prazo. Estas ações são simples e não requerem, de modo geral, grandes investimentos. A falha nos registros dos equipamentos, assim como a não execução das pendências dos relatórios das inspeções preditivas, pode ter tratamento gerencial e sua correção depende mais de ferramentas de acompanhamento de execução de rotina do que de conhecimento técnico. No entanto, a ferramenta proposta para resolver o problema do monitoramento do estado dos equipamentos é capaz de executar simultaneamente o papel de ferramenta de acompanhamento da rotina de atualização dos registros de equipamentos. E por isso, resolvemos aproveitá-la também neste sentido. A falta de informação a respeito do estado dos equipamentos é um problema um pouco mais complexo de ser tratado por três motivos principais, que são: O estado dos equipamentos varia continuamente ao longo do tempo; O numero de equipamentos que a empresa possui em todas as suas unidades fabris é muito grande e; A determinação de qual é o estado atual do equipamento é qualitativa e se faz necessário

6 o estabelecimento de parâmetros a fim de que se definam quais equipamentos estão em condições de operação e quais não estão. 6 FERRAMENTA DE MONITORAMENTO DE VARIÁVEIS CRITICAS 6.1 A ferramenta Neste capitulo vamos propor a ferramenta que viabilizará a eliminação das duas falhas descritas anteriormente, a saber: Falha no registro dos equipamentos do setor elétrico e falta de informações a respeito das condições de operação de cada equipamento neste sistema. A ferramenta da qual estamos falando é uma ferramenta que se propõe a monitorar algumas variáveis, ditas criticas. Este controle será realizado através do sistema MES, no qual, as medições das variáveis criticas deverão ser inseridas para registro histórico da variavel com uma periodicidade pré-determinada. O sistema elétrico das plantas da referida empresa, é composto por uma subestação de entrada por unidade fabril, alimentada pela concessionária local e por diversas subestações secundárias. Dentre os equipamentos que compõe a subestação, foram destacados os que apresentavam maior criticidade, seja confiabilidade do tipo do equipamento, seja pelo impacto que a falha deste equipamento possa vir a causar em caso de falha. As variáveis criticas foram definidas por uma equipe de especialistas experientes e são focadas nestes equipamentos considerados equipamentos chave para a confiabilidade do sistema elétrico. O funcionamento da ferramenta proposta é relativamente simples. Foi estabelecida uma tabela com 13 itens. Cada item possui um código, o que deve ser medido, a faixa de valores que é aceitável, como a grandeza deve ser medida e a frequencia de medição. Os técnicos de cada unidade fabril deverão enviar uma planilha preenchida com todas as características de cada equipamento que possua variáveis criticas para que sejam atribuídos os respectivos campos para digitação no MES. Após efetuarem os cadastros de cada equipamento, os eletricistas de cada unidade fabril deverão medir e informar, de acordo com a periodicidade estabelecida, os valores de cada variável critica. Assim, com o apoio do MES, teremos o registro histórico destas 13 variaveis criticas ao longo do tempo. As periodicidades variam entre diário, semanal, mensal e bimestral. Estes 13 itens ainda foram divididos em 3 grupos, Itens de controle, Itens de controle liberatório e parametros de verificação. Na planilha, a relação entre estes itens fica bem clara. Sendo que Itens de controle e Itens de controle liberatório diferem apenas por os itens de controle liberatorio, caso saiam dos valores considerados toleráveis, implicam em multa. Ambos são itens de controle, pois influem na qualidade do produto (neste caso do produto interno energia elétrica entregue aos consumidores internos). Os parametros de controle, por sua vez, são parametros que não afetam diretamente a qualidade do produto, mas que no caso foram os limites estabelecidos, e influenciam negativamente os itens de controle. Contudo, nem todos os Parametros de

7 controle estão associados a um item de controle. O numero de variáveis que incluimos na ferramenta foi também restrito pela disponibilidade dos eletricistas da fabrica e pelas limitações intrinsecas às medições. Como exemplo, inserir a medição de temperatura dentro de um cubiculo blindado, não seria viável, pois esta medição iria requerer o desligamento do cubiculo o que, na maioria das vezes, é impossível. A frequencia de medição das variáveis também teve de ser limitada devido a uma característica da empresa. A rotina de trabalho dos eletricistas e o QLP (quador liquido de pessoal) são reduzidos. 6.2 As variáveis criticas Como mencionado anteriormente, foram definidas, por uma equipe de especialista em elétrica, 13 variáveis criticas. A seguir, elas estão relacionadas especificando a razão pela qual foi inclusa e a periodicidade com a qual deverá ser medida Fator de potencia controlado na subestação de entrada Esta variável foi inclusa como um ICL (Item de controle liberatório), pois caso seu valor esteja fora dos parametros estabelecidos, a concessionária irá multar a empresa por excesso de consumo de energia reativa. A medição desta variável deverá ser realizada diariamente. Existem registros de violação deste parametro e multa por parte da concessionária de energia devido a estas violações Fator de potencia controlado em cada uma das subestações secundárias Está variável foi inclusa, como um IC (Item de controle) para que se possa prevenir que o fator de potencia na subestação de entrada (composição de todos estes fatores de potencia) ultrapasse os seus valores limites. Além do mais, o controle do fator de potencia nas subestações secundárias permite detectar excessos de cargas, falhas na distribuição de cargas e problemas localizados em banco de capacitores. Como todos estes fatores não se alteram abruptamente, a frequencia de medição desta grandeza é semanal Variação das correntes entre as fases nos bancos de capacitores

8 Este PC (Parametro de Controle) está associado ao IC e ICL citados anteriormentes referentes a fator de potencia. O Banco de capacitores é o principal equipamento para controlar o fator de potencia da planta. A variação das correntes entre as fases dos bancos de capacitores é um indicativo de que o banco está com pelo menos uma célula capacitiva em falha, o que prejudica o seu rendimento e indica que em breve poderá vir a falhar por completo Demanda de energia elétrica na subestação de entrada Assim como o fator de potencia controlado na subestação de entrada, este item é fundamental e é um ICL, pois o não cumprimento dos limites estabelecidos para esta variável implica em multa por parte da concessionária. A frequencia de medição desta variável é diária. Novamente, existem registros que comprovam a ultrapassagem da demanda contratada implicando em ônus extras Controlador de demanda funcionando e desligando cargas Este PC está associado ao ICL demanda de energia elétrica na subestação de entrada. Com uma frequencia de medição semanal, este item permite garantir que o controlador de demandas está funcionando. Este equipamento é o responsável por desligar cargas pré-determinadas sempre que o ICL de demanda de energia elétrica sair dos valores permitidos Valor de tensão no neutro dos PGBTs Este PC não está associado a nenhum IC ou ICL. A intenção desta medição é permitir detectar a utilização de neutro como terra ou terra como neutro ou ainda fugas à terra no sistema alimentado pelo PGBT (Painel Geral de Baixa Tensão). A fuga a terra pode causar a queima de circuitos eletronicos, inclusive CLPs (Controlador Lógico Programável), aumentando o indice de indisponibilidade. Por esta razão, a frequencia de medição desta variável é Semanal Valor da maior corrente semanal de cada transformador de potencia Este PC, foi incluso por dois motivos, o primeiro, mais critico, para garantir que as correntes no transformador nunca ultrapassem os seus limites estabelecidos pelo fabricante. Caso estes limites de correntes sejam ultrapassados o transformador irá sofrer danos excessivos devido à sobrecarga com risco de perda total do equipamento. O segundo é para ter-se uma visibilidade do carregamento do transformador e assim

9 se poderem planejar as manutenções deste equipamento em função do desgate estimado em função das cargas que vem suportando. A medição é semanal Nivel de tensão maxima nos barramentos de saída das subestações de AT/MT e Nivel de tensão minima nos barramentos de saída das subestações de AT/MT Estes dois PC são complementares e foram inclusos para que tenhamos visibilidade dos níveis de tensão entregues pelas subestações. Subtensões e sobretensões são indicativos de problemas em transformador ou cabos ou ainda linhas de transmissão. Estes problemas podem ocasionar desligamentos ou queima de equipamentos Temperatura interna de trabalho dos transformadores de potência Este PC tem por finalidade montar uma base histórica da temperatura dos transformadores de potencia. A elevação desta temperatura é um indicativo de anomalia no equipamento. É de conhecimento que a temperatura destes equipamentos varia conforme a temperatura ambiente e carregamento do transformador. Contudo, através do registro histórico, a elevação da temperatura média ao longo de períodos mais extensos poderá indicar com boa antecedência que o equipamento está com algum problema. A medição desta variável é semanal Banco de baterias estacionárias utilizadas em sistemas auxiliares de alimentação e/ou nobreak, dentro do prazo de validade O banco de baterias é essencial para, na ocasião de um curto-circuito, grantir que haja energia suficiente para alimentar o sistema de proteção e sistemas auxiliares para que este possa interromper o curto-circuito. Desta forma, diminuem-se os danos causados pelo curto-circuito e minimiza-se a indisponibildiade. Este item, PC, tem frequencia de medição mensal e tem o objetivo de garantir que os bancos de baterias estejam dentro do prazo de validade. Isto já é um indicativo de que ele esteja operacional Tensão normalizada dos bancos de baterias do sistema de proteção com o retificador conectado; Tensão normalizada dos bancos de baterias do sistema de proteção sem o retificador conectado e; Tensão das UPS do sistema de proteção Estes três itens têm por finalidade garantir, em conjunto com o item anterior, que o sistema de tensão auxiliar esteja funcional. A medição da tensão dos bancos de baterias com o retificador conectado, mede se o retificador está funcionando

10 corretamente. A medição da tensão dos bancos de baterias sem o retificador conectado, mede se o banco de baterias estão matendo a tensão após a desconexão do retificador, ou seja, se o banco de baterias está realmente carregado. E a medição da tensão das UPS tem o mesmo propósito para os sistemas de tensão auxiliar que se baseiam em UPS. Estas medições são todas semanais. 7 DISCUSSÃO E CONCLUSÃO Existe uma necessidade real de monitoramento de variáveis criticas para que seja possível se determinar as condições reais dos equipamentos do sistema elétrico. A ferramenta descrita neste trabalho foi implantada no sistema de gestão da manutenção da empresa do ramo de bebidas referenciada neste trabalho. A minusciosa definição das variáveis criticas a serem mensuradas periodicamente nas subestações das unidades fabris é fundamental para que a implantação da ferramenta seja bem sucedida. A forma de cadastro dos equipamentos para o monitoramento das variáveis criticas através do sistema MES, trouxe ainda importante informação a respeito do conhecimento dos equipamentos instalados nas subestações. Assim, com a implementação desta ferramenta, obteve-se dois grandes benefícios (Melhoria nos registros dos equipamentos e criação de um histórico de variáveis criticas do sistema elétrico para identificação e prevenção de falhas) foram gerados. Estes beneficios criam bases sólidas para a redução, no futuro, dos indices de indisponibilidade e consequente aumento da eficiencia das fabricas. Como trabalho futuro, fica proposto, a realização de um estudo estatístico das variáveis monitoradas pela ferramenta implementada neste trabalho. REFERÊNCIAS Vicente Falconi (2004). TQC Controle da Qualidade Total no estilo japonês. Nova Lima MG Moubray, J (1997). Reliability-centered Maintenance. New York NY Branco Filho, Gil (2008). A organização, o Planejamento e o Controle da manutenção. Rio de Janeiro RJ Da Costa Barbosa, Alessandra (2009). Aplicação da manutenção centrada em confiabilidade na função transmissão a fim de reduzir o tempo de indisponibilidade. Rio de Janeiro RJ Norma SAE JA, (2012). Um Guia para o Padrão RCM Manutenção centrada em Confiabilidade.