UMA ANÁLISE DA APLICAÇÃO DA METODOLOGIA MCC EM UMA USINA TERMOELÉTRICA DO NORDESTE DO BRASIL

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1 UMA ANÁLISE DA APLICAÇÃO DA METODOLOGIA MCC EM UMA USINA TERMOELÉTRICA DO NORDESTE DO BRASIL Pedro Henrique Cavalcanti Lins (UFPE) Thalles Vitelli Garcez (UFPE) Marcelo Hazin Alencar (UFPE) Cristiano Alexandre Virginio Cavalcante (UFPE) Adiel Teixeira de Almeida (UFPE) Neste trabalho, propõe-se uma análise da aplicação da metodologia MCC (Manutenção Centrada em Confiabilidade) no contexto de uma usina termoelétrica de gás natural a ciclo combinado. Inicialmente, são apresentados aspectos introdutórios aceerca da metodologia MCC, do segmento de atuação da empresa, bem como do sistema em estudo, como uma forma de contextualizar o processo. Em seguida, apresentase um exame dos passos de aplicação da abordagem proposta, evidenciando-se as etapas de seleção de funções, análise dos modos de falha e escolha das atividades de manutenção aplicáveis e efetivas. Ao final, expõe-se uma síntese dos principais pontos observados no decorrer do processo de implementação da metodologia, apresentando-se uma análise dos resultados obtidos e das possíveis melhorias. Palavras-chaves: Manutenção, MCC

2 1. Introdução O aumento da competição entre as empresas, a globalização dos negócios, o crescimento da mecanização e automação, além de constantes mudanças tecnológicas e as implicações destas para as indústrias sobre questões relacionadas ao meio ambiente foram os principais fatores que provocaram mudanças na estrutura de empresas. Neste cenário, as ações de manutenção, as quais são parte do processo de produção, podem influenciar a postura da empresa com relação à concorrência, bem como sua estratégia de negócios. Qualquer estratégia deve incluir um plano de atividades de manutenção, já que as falhas geram ações não planejadas. Portanto, a implementação de abordagens relacionadas com a manutenção tem sido estudada a fim de orientar as empresas sobre como gerenciar esse processo de forma mais eficiente. Entre as abordagens mais utilizadas na área de manutenção das indústrias, destaca-se a MCC (Manutenção Centrada em Confiabilidade, do inglês Realibility centered maintenance), uma abordagem que começou no setor de aviação comercial e, atualmente, encontra aplicações em diversos segmentos industriais e até mesmo de serviços (CARRETERO et al, 2000). Neste contexto, este trabalho apresenta uma análise da aplicação da metodologia MCC em uma usina termoelétrica de gás natural, localizada no nordeste do Brasil. A usina em estudo possui três turbinas em um sistema de ciclo combinado, sendo duas deles movidas a gás e a terceiro a vapor. Os sistemas envolvidos direta ou indiretamente no processo de geração de energia da usina são bastante complexos e interconectados. Por conseguinte, a falha de um desses sistemas pode facilmente vir a paralisar a planta. Neste cenário, o papel da manutenção torna-se ainda mais importante e intenso. A implementação da MCC contribui positivamente para a melhoria do funcionamento da usina, bem como para o planejamento da manutenção. Desta forma, neste trabalho, aspectos introdutórios da metodologia MCC, o segmento em que a empresa atua e como o sistema em estudo se enquadra neste cenário são descritos, como uma forma de contextualizar o processo. Em seguida, um exame das etapas para a implementação da abordagem proposta é apresentado, conferindo especial destaque para as fases de seleção de funções, análise de modos de falha e escolha das atividades de manutenção pertinentes e eficazes. Finalmente, expõe-se um resumo dos pontos mais importantes observados no processo, através da análise dos resultados, das dificuldades encontradas, e dos itens a aprimorar. 2. Usinas termoelétricas a gás natural no Brasil Segundo dados da ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica retirados do Banco de Informações de Geração (BIG) da estatal no mês de abril de 2011, o Brasil possui cerca de 9,40GW de capacidade instalada para geração de energia elétrica através de usinas termoelétricas a gás natural. Para este cálculo, não se distinguem as centrais convencionais das que funcionam em regime de ciclo combinado. Ao se incluir as usinas que trabalham para auto-suficiência e aquelas destinadas ao serviço público, supera-se a marca dos 11,34GW, quantitativo que representa aproximadamente 10% de toda a matriz energética brasileira. Ainda de acordo com o BIG, se considerarmos as usinas em construção e as outorgadas (com a construção autorizada, mas ainda não iniciada), a expectativa é de que a capacidade de geração nesta modalidade alcance os 14,00GW em pouco tempo Usinas termoelétricas a gás natural de ciclo combinado Usinas termoelétricas a gás natural de ciclo combinado usam turbinas a gás juntamente com turbinas a vapor em uma única planta, ambas gerando energia pela queima do mesmo 2

3 combustível. Para isso, o calor dos gases de exaustão das turbinas a gás é aproveitado para vaporizar uma quantidade suficiente de água, a fim de acionar as turbinas a vapor. Turbinas a gás e a vapor, ambas associadas com as caldeiras de recuperação de calor do sistema (HRSG), as quais são o sistema de ligação entre os ciclos de gás e de vapor, são os principais elementos de uma planta termoelétrica de ciclo combinado (VALDÉS & RAPÚN, 2001). Neste contexto, Carazas et al (2010) argumentam que a disponibilidade de centrais termoelétricas a gás de ciclo combinado depende do perfeito funcionamento de todos os seus sistemas (turbina a gás, HRSG e turbina a vapor). De acordo com Boyce (2002) e Polyzakis et al (2008), usinas que operam em regime de ciclo combinado alcançam níveis mais elevados de eficiência, atingindo até cerca de 60%, quando comparadas às termoelétricas convencionais, as quais raramente excedem 38% de eficiência. Este ganho de eficiência é devido à combinação dos ciclos Brayton e Rankine Problemas associados à manutenção em usinas termoelétricas Em qualquer sistema de geração de energia elétrica baseado em usinas termoelétricas, os principais objetivos são o de fornecer a quantidade de energia exigida pelo mercado e cumprir com os requisitos regulamentares previstos na legislação e definidos pelo governo (CARAZAS & SOUZA, 2010). No entanto, problemas de manutenção podem prejudicar o alcance destes objetivos. Neste contexto, Deshpande & Modak (2002) classificam os problemas de manutenção em indústrias modernas, inclusive em usinas termoelétricas, como manutenções proativas insuficientes, repetições de problemas frequentes, trabalhos errôneos de manutenção, manutenções preventivas desnecessárias, ações de manutenções preventivas incompletas, além da escassez de aplicações de manutenções preditivas. Além disto, para Najjar (2001), espera-se que a alta eficiência torne-se um dos principais objetivos para as indústrias, no cada vez mais crescente mercado mundial. Por esta razão, foi necessário pensar uma metodologia adequada para desenvolver estratégias e uma abordagem programática para lidar com tais problemas. Entre as abordagens mais utilizadas na indústria, a Manutenção Centrada em Confiabilidade é a que oferece uma melhor sistemática e um processo mais eficiente de abordagem programática para aperfeiçoamento da manutenção de instalações e de equipamentos (DESHPANDE & MODAK, 2002). 3. Manutenção Centrada em Confiabilidade Na literatura, existem diversas visões gerais e definições formais para a Manutenção Centrada em Confiabilidade. Algumas delas são apresentadas abaixo: Para Rausand (1998), a MCC é considerada uma abordagem baseada na priorização econômica e da segurança, uma espécie de exame sistemático das funções do sistema e do modo como essas funções podem vir a falhar, cujo resultado é de identificar as tarefas aplicáveis e efetivas de manutenções preventivas. Almeida & Siqueira (2001) destacam o papel da MCC na definição de um modelo consistente para determinar a periodicidade das atividades de manutenção preventiva. De acordo com Moubray (1997), a MCC é um processo usado para determinar o que precisa ser feito para garantir que qualquer componente físico continue a cumprir suas funções dentro do contexto de operação no qual se insere. Jones (1995) afirma que a MCC é um método para desenvolvimento e seleção de alternativas de manutenção baseado em critérios operacionais, econômicos e de segurança. Esse método emprega uma perspectiva de sistema na análise das funções desempenhadas pelo sistema, das 3

4 falhas destas funções e da prevenção destas falhas Principais etapas da MCC A análise da MCC pode ser realizada como uma sequência de atividades ou etapas, algumas das quais se sobrepõem no tempo. Rausand (1998) identifica a necessidade de 12 etapas para efetuar a implementação da metodologia; Deshpande & Modak (2002), 5 etapas; Siqueira (2005), 7 etapas, as quais são listadas abaixo: 1. Seleção do Sistema e Coleta de Informações objetiva identificar e documentar o sistema que será submetido à análise; 2. Análise de Modos de Falha e Efeitos (FMEA) identificam-se e documentam-se todas as funções e seus modos de falha, assim como os possíveis efeitos adversos produzidos. A utilização da metodologia FMEA (Análise dos Modos de Falha e Efeitos, do inglês, Failure Mode and Effect Analysis) auxilia no desenvolvimento desta etapa; 3. Seleção de Funções Significantes analisa cada função identificada na etapa anterior de forma estruturada, e determina se uma falha tem efeito significante, levando-se em conta aspectos humanos, ambientais, operacionais e econômicos; 4. Seleção de Atividades Aplicáveis determinam-se as tarefas de manutenção preventiva que sejam tecnicamente aplicáveis para prevenir/corrigir cada modo de falha ou amenizar suas consequências; 5. Avaliação da Efetividade das Atividades objetiva determinar se uma tarefa de manutenção preventiva é efetiva para reduzir, a um nível aceitável, as consequências previstas para uma falha; 6. Seleção de Tarefas Aplicáveis e Efetivas busca-se, de forma estruturada, a melhor tarefa, baseada em resultados do processo, impactos ambientais e operacionais e segurança; 7. Definição da Periodicidade das Atividades estabelecem-se os métodos e critérios para definição da periodicidade ou frequência de execução das atividades selecionadas, assim como o planejamento e estruturação do processo de estruturação da metodologia. Na verdade, todas as propostas acabam por efetuar as mesmas atividades, diferenciando-se apenas pelo maior ou menor grau de detalhamento. Segundo Moubray (1997), o processo de identificação das funções, falhas funcionais, modos de falha e efeitos das falhas frequentemente conduzem a oportunidades para o aumento do desempenho e segurança, além da eliminação do desperdício. Rausand (1998) afirma que aproximadamente 1/3 dos esforços de uma análise MCC estão envolvidos na definição das funções e de padrões de desempenho Análise dos modos de falha e efeitos (FMEA) FMEA é uma técnica usada para definir, identificar e eliminar possíveis falhas, problemas conhecidos e erros de sistema, de concepção ou de serviço, antes que eles afetem os usuários (STAMATIS, 2003). Além disto, a FMEA ajuda a determinar a criticidade dos modos de falha e faz com que seja possível avaliá-los de forma estruturada (PUENTE et al, 2002). Termos importantes e recorrentes na abordagem do FMEA, bem como na MCC são: sistema, subsistema, falha funcional e modo de falha. Os resultados da FMEA proporcionam uma análise dos modos de falhas potenciais e seus possíveis efeitos sobre os seres humanos, o meio ambiente e sistemas. Nele, as falhas são priorizadas de acordo com a magnitude das suas consequências, a sua frequência de ocorrência e a facilidade de detectá-las. Além disso, a FMEA ajuda a controlar e documentar 4

5 o conhecimento sobre falhas e possíveis ações sobre os riscos dela decorrentes. Esta é uma característica importante da técnica, uma vez que garante um processo de melhoria contínua para evitar falhas. 4. Análise da aplicação da metodologia MCC A usina em estudo, Termopernambuco S/A, está localizado em uma área de 14 ha dentro do Complexo Industrial e Portuário de Suape, no Nordeste do Brasil. Os serviços de O&M (operação e manutenção) são prestados por uma empresa multinacional espanhola. A usina começou a operar em maio de 2004, quando o contrato de fornecimento de gás, com um volume diário de m³, entrou em vigor (Neoenergia, 2011). A atual capacidade instalada de geração é de 532MW de energia, e é provável que dobre nos próximos anos Processo de coleta de informações Um projeto de pesquisa realizado pelo Departamento de Engenharia de Produção da Universidade Federal de Pernambuco nesta usina possibilitou que as informações necessárias para o estudo pudessem ser coletadas. A coleta de informações desenvolveu-se através de estudos de materiais técnicos internos e de fabricantes, incursões na planta industrial para investigação in loco, além de entrevistas e reuniões com colaboradores, especialistas e profissionais com experiência de operação da usina Descrição do sistema/subsistema O sistema escolhido para aplicação da metodologia MCC foi o de Vapor e Bypass, com foco no subsistema de Bypass de Alta Pressão. A decisão pelo sistema foi definida a partir de políticas e critérios internos da empresa e com o auxílio do que estabelece a metodologia MCC. A função principal do subsistema de bypass, em linhas gerais, é a de obter, em tempos mínimos, as condições de pressão e de temperatura do vapor requeridas pela turbina a vapor para a fase de arranque. No processo de aumento de carga ou disparo, em que se produz um excesso de vapor, o qual incrementa a pressão nas caldeiras de recuperação e nas linhas de vapor, o controle do bypass passa a controlar a pressão do vapor, dependendo dos valores alcançados, e eliminando o excesso de vapor ao condensador, até que a turbina e as caldeiras de recuperação se ajustem a nova situação de carga. É importante ressaltar que o número de equipamentos envolvidos é bastante grande, da ordem de 800. Sendo assim, decidiu-se por apresentar apenas uma parte dos itens analisados. Os conjuntos de equipamentos escolhidos para apreciação são os que compõem as válvulas de isolamento motorizadas tipo gaveta, localizadas à montante de todo o sistema de bypass de alta pressão, e as próprias válvulas de bypass de alta pressão, as quais são os principais componentes do sistema em análise Válvulas de isolamento motorizadas As válvulas de isolamento motorizadas funcionam normalmente abertas, permitindo a passagem de um pequeno fluxo de vapor para prevenir possíveis stress térmicos, devido ao grande diferencial de temperatura existente no local. Estas válvulas também servem de proteção para os reaquecedores, em caso de falha das válvulas de bypass. Elas fecham quando o vapor na saída das válvulas de bypass alcança uma temperatura acima do normal. Do contrário, os reaquecedores poderão vir a ser danificados Válvulas de bypass de alta pressão As válvulas de bypass de alta pressão permanecem fechadas durante a operação normal do 5

6 sistema. Elas são abertas nas partidas, paradas e rejeição parcial ou total de carga. Também são usadas para condicionar o vapor aos parâmetros requeridos pelo sistema. Isto é feito por meio da redução multiestágios contínua da pressão através de uma série de tubos difusores integrados no corpo da válvula. Ajustes na temperatura do vapor (atemperação) também são produzidos para alcançar a entalpia de descarga necessária, pulverizando água de alimentação de média pressão através de bicos pulverizadores distribuídos ao redor da saída de exaustão, seguindo a redução da pressão no último estágio. Estas válvulas possuem atuadores hidráulicos Identificação de funções, falhas funcionais, modos de falha e consequências Com o auxílio da ferramenta FMEA, foi possível analisar todo o conjunto de modos de falha e efeitos produzidos, bem como ligá-los às funções desempenhadas pelo sistema e suas falhas funcionais. Uma simplificação do FMEA é apresentado nas tabelas 1 e 2. Função Falha Funcional Modo de Falha Consequência da Falha Válvula travada aberta Dano aos reaquecedores. Desligamento da turbina. Proteger os requecedores Não proteger os reaquecedores Válvula travada aberta (causas elétricas) Dano aos reaquecedores. Desligamento da turbina. Válvula dando passagem Dano aos reaquecedores. Turbina perde potência. Evitar stress térmico Não evitar stress térmico Válvula travada fechada Dano aos tubos com possível perda de potência. Fonte: Os autores (2011) Válvula travada fechada (causas elétricas) Tabela 1 FMEA simplificado das válvulas de isolamento motorizada Dano aos tubos com possível perda de potência. Os 3 primeiros modos de falha das válvulas de isolamento tem efeitos semelhantes, que incluem tentar operar a válvula e obter um tempo de resposta elevado, ou soar um alarme de mau funcionamento. Os efeitos das falhas dos 2 últimos modos de falha são somente alarmes de mau funcionamento na sala de controle. Função Falha Funcional Modo de Falha Consequência da Falha Válvula travada fechada Pressão excessiva no sistema de vapor. Desligamento da turbina. Válvula travada aberta Desligamento da turbina a vapor. Controlar os parâmetros do vapor de alta pressão Fonte: Os autores (2011) Não controlar os parâmetros do vapor de alta pressão Falha no sistema hidráulico Válvula dando passagem Falha no sistema de controle Tabela 2 FMEA simplificado das válvulas de bypass de alta pressão Pressão excessiva no sistema de vapor. Desligamento da turbina. Perda de potência na turbina a vapor. Pressão excessiva no sistema de vapor. Desligamento da turbina. Os efeitos dos dois primeiros modos de falha das válvulas de bypass de alta pressão são uma indicação de abertura ou fechamento da válvula. Em campo, é difícil de perceber com precisão quando a válvula falha. O efeito do terceiro modo de falha é indicado por um alarme de não atuação do sistema hidráulico. Também é de difícil verificação em campo. O quarto modo de falha listado é identificado quando valores anormais de parâmetros instrumentais sobre o montante ou a jusante da válvula são percebidos. Este é o modo de falha mais comum de todos. Finalmente, o modo de falha "Falha no sistema de controle" é evidenciado pelas 6

7 diferenças no tratamento de dados de instrumental de pressão Seleção de funções Todas as funções identificadas na etapa anterior foram analisadas de forma estruturada, a fim de determinar se uma falha funcional possuiria algum efeito significativo, levando-se em consideração aspectos humanos, ambientais, operacionais e econômicos, além de sua frequência e da possibilidade de ocorrência de falhas ocultas. Somente as funções identificadas como críticas nesta etapa foram analisadas pela MCC. Antes, entretanto, faz-se necessário apresentar a forma adotada neste trabalho para determinação dos níveis de criticidade de um item Definição dos níveis de criticidade A avaliação dos riscos do efeito de um modo de falha é, neste trabalho, efetuada através do cruzamento das informações de frequência da falha, de sua detectabilidade e de sua severidade. Desta forma, ao final, avalia-se o risco da deflagração de um determinado modo de falha. A frequência dos modos de falha é dividida em cinco níveis, definidos pela probabilidade de sua ocorrência. Probabilidades dos níveis de ocorrência (MIL-STD-1629A, 1984) são mostradas na tabela 3. Nível Frequência Alta probabilidade de ocorrência durante o intervalo de tempo operacional do item. Frequente pode ser Frequente definido como a probabilidade de um modo falha ser maior do que 0,20 da probabilidade global de falha durante o período de tempo operacional do item. Probabilidade moderada de ocorrência durante o tempo de operação do item. Razoavelmente Razoavelmente Provável pode ser definido como a probabilidade de Provável um modo falha ser maior do que 0,10 e menor do que 0,20 da probabilidade global de falha durante o período de tempo operacional do item. Probabilidade ocasional de ocorrência durante o tempo de operação do item. Ocasional pode ser definido como a probabilidade de um modo falha ser maior do Ocasional que 0,01 e menor do que 0,10 da probabilidade global de falha durante o período de tempo operacional do item. Ocorrência improvável durante o tempo de operação do item. Remoto pode ser definido como a Remoto probabilidade de um modo falha ser maior do que 0,001 e menor do que 0,01 da probabilidade global de falha durante o período de tempo operacional do item. A probabilidade de ocorrência de uma falha é essencialmente nula durante o tempo de operação do Extremamente item. Extremamente Improvável pode ser definido Improvável como a probabilidade de um modo falha ser menor do que 0,001 da probabilidade global de falha durante o período de tempo operacional do item. Fonte: Adaptado de MIL-STD-1629A (1984) Tabela 3 Níveis de frequência A detectabilidade (ou os níveis de detecção) está associada aos esforços desprendidos para 7

8 detecção de uma falha e é dividida em três níveis, através de uma escala nominal, conforme tabela 4. Caso a falha de um item possua detectabilidade classificada como Oculta, recomenda-se a aplicação da metodologia MCC independente do resultado obtido nas demais análises. Esta é uma medida de precaução, pois falhas ocultas potencializam a deflagração de falhas múltiplas, as quais, por sua vez, podem causar consequências maiores para os seres humanos, o ambiente e o próprio sistema. Nível Detectabilidade Totalmente Estados anteriores à falha são facilmente detectáveis detectável (falha potencial). Parcialmente Quando a solicitação de atuação da função ocorre de detectável forma contínua, é possível perceber a perda de função. Não detectável Não é possível observar estados de falha. A falha (Oculto) ocorre antes da solicitação de atuação da função. Fonte: Os autores (2011) Tabela 4 Níveis de detecção (Detectabilidade) A severidade, por sua vez, é definida a partir da avaliação combinada dos possíveis danos à segurança humana, ao meio ambiente, econômicos e operacionais. Os intervalos das classes de danos econômicos e operacional foram definidos a partir dos possíveis impactos de uma falha no sistema em análise, abalizados por regulamentações às quais a empresa está sujeita, por situar-se no setor de geração de energia. As classes de danos humanos e ambientais são meramente nominais e foram definidas juntamente com um grupo de trabalho interno da empresa, permitindo uma maior representação da realidade operacional. A tabela 5 resume as classes de danos. Humano Ambiental Econômico Operacional Sem acidentes Classe D Menor que R$ Dura menos de 2 horas Acidente sem Entre R$ e Dura entre 2 horas e 6 Classe C afastamento R$ horas Acidente com Entre R$ e Dura entre 6 horas e 12 Classe B afastamento R$ horas Acidente com fatalidade Classe A Maior que R$ Dura mais de 12 horas Fonte: Os autores (2011) Tabela 5 Classes de dano Os níveis de severidade (adaptado de MIL-STD-1629A, 1984) são, em ordem crescente, definidos como Insignificante (1), Menor (2), Marginal (3), Crítico (4) e Catastrófico (5). É importante ressaltar que ao se classificar o dano humano ou o dano ambiental como máximo, ou seja, Acidente com fatalidade ou Classe A, respectivamente, o nível de severidade é automaticamente classificado no mais alto nível possível, independentemente das avaliações dos outras classes. Por fim, após efetuar todas as avaliações anteriores, observamos a matriz planificada do risco, apresentada na figura 1, a qual indicará o risco associado à deflagração de um determinado modo de falha. 8

9 Figura 1 Matriz planificada do risco (Fonte: Os autores, 2011) Determinação das funções significantes Nesta seção são apresentadas as análises de todos os modos de falha associados a cada falha funcional, a fim de se determinar se a continuidade da aplicação da metodologia MCC se faz necessária. Modos de falha com risco Aceitável são automaticamente excluídos do processo. Aqueles classificados como Tolerável não necessitam prosseguir na aplicação da metodologia MCC, mas se pode optar por aplicá-la, caso o decisor seja avesso ao risco. Modos de falha classificados com risco Indesejável ou Intolerável são obrigatoriamente mantidos na avaliação. Os modos de falha "Válvula travada aberta (causa mecânica)", "Válvula travada aberta (causas elétrica)" e "Válvula dando passagem", relacionados com a válvula de isolamento motorizada, foram todos classificados com um risco Tolerável. Isto também foi verificado para o modo de falha "Válvula dando passagem", relacionado com a válvula de bypass de alta pressão. Então, foi decidido não prosseguir com a metodologia RCM para estes modos de falha. Esta decisão foi apoiada no fato de que todos estes modos de falha são facilmente detectáveis e não possuem maiores conseqüências para o meio ambiente e a segurança humana. Portanto, definiu-se a manutenção não-programada (corretiva) como a ação de manutenção mais apropriada para esses modos de falha. Os dois modos de falha restantes associados com a válvula de isolamento motorizada foram classificados com risco Indesejável. Portanto, decidiu-se continuar a analisar destes modos de falha. A mesma decisão foi tomada para os quatro modos de falha restantes da válvula de bypass de alta pressão, todavia classificados com risco Intolerável Seleção de atividades aplicáveis e efetivas O processo de seleção das ações de manutenção é, na verdade, resultado de uma análise lógica a partir de um diagrama de decisão, descrita por diversos autores, entre eles Moubray (1997), Siqueira (2005) e TM (2006). Os resultados encontrados são confrontados com as práticas atuais da empresa. Caso seja detectada coerência nesta análise, e as atividades sugeridas sejam de cunho preventivo, partese diretamente para a etapa de determinação da periodicidade das ações. Do contrário, partese para uma avaliação mais aprofundada das implicações desta possível mudança na realidade do ambiente de manutenção da usina. Equipamento Falha Funcional Modo de Falha Ação de Manutenção Recomendada Válvula travada aberta Manutenção Não-Programada Válvula de Não proteger os Válvula travada aberta isolamento reaquecedores Manutenção Não-Programada (causas elétricas) motorizada Válvula dando passagem Manutenção Não-Programada tipo gaveta Não evitar stress Válvula travada fechada Combinação de Tarefas térmico 9

10 Válvula de bypass de alta pressão Fonte: Os autores (2011) Não controlar os parâmetros do vapor de alta pressão XXXI ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO Válvula travada fechada (causas elétricas) Válvula travada fechada Válvula travada aberta Falha no sistema hidráulico Válvula dando passagem Falha no sistema de controle Tabela 6 Definição das ações de manutenção Combinação de Tarefas Reprojeto Reprojeto Reprojeto Manutenção Não-Programada Reprojeto Para a válvula de isolamento motorizada, apenas os modos de falha associados à função de Evitar stress térmico necessitaram da aplicação completa da MCC. Após analisar o diagrama de decisão para os dois modos de falha restantes, obteve-se o mesmo tipo de ação de manutenção: Combinação de Tarefas. Ao se verificar as práticas de manutenção atuais da empresa, observou-se a existência de atividades preditivas e preventivas de teste, calibração e inspeção das válvulas, as quais foram homologadas por engenheiros experientes da área. Elas variam de simples re-apertos, verificações de estanqueidade (ausência de vazamentos), ruídos, testes de abertura/fechamento, vedação e conservação em geral, até substituições de peças e gaxetas, calibração e pintura. Em linhas gerais, estas ações condizem com as recomendações da metodologia MCC. Ao se analisar os dados históricos de falha destes equipamentos, verifica-se que atividades atuais de manutenção tem sido eficazes no combate à deflagração da falha funcional de Não evitar stress térmico. Desta forma, encerra-se a análise MCC para estes modos de falha. Para os três primeiros modos de falha da válvula de bypass de alta pressão, todos relacionados a travamentos da válvula (aberta ou fechada), a ação recomendada foi de reprojeto do equipamento. Por Reprojeto, compreende-se qualquer atividade no sentido de revisar a funcionalidade, a posição ou as condições de uso do equipamento dentro do contexto operacional da planta, ou até mesmo questionar a própria engenharia do item (MOUBRAY, 1997). Não há nenhuma ação prevista no curto e médio prazo por parte da empresa com o propósito específico de solucionar ou mitigar as consequências da problemática relacionada, sob a ótica de um reprojeto. Entretanto, com o intuito de buscar uma combinação de tarefas de manutenção que possibilitem a eliminação da necessidade de um reprojeto, a empresa está adotando ações de cunho preventivo e preditivo nas unidades hidráulicas do item. Dentre estas atividades, encontram-se verificações da pressão do sistema e dos acumuladores hidráulicos, além da coleta de amostras de óleo para análise em laboratório especializado. A periodicidade estabelecida para estas atividades foi definida a cada 3 meses. Caso não se alcance sucesso, ainda há a possibilidade de reavaliação dos intervalos de tempo de intervenção, além da reavaliação das condições operacionais do equipamento. Se o problema persistir, o reprojeto é inevitável. Finalmente, o modo de falha Falha no sistema de controle também obteve reprojeto como ação de manutenção recomendada. Neste caso, entretanto, a falha não ocorre no equipamento em si, mas sim em um elemento eletrônico que comanda a atuação da válvula. Devido à frequência de ocorrência relativamente alta de falhas neste item, relatada pelos colaboradores que integram a equipe do projeto e participam da operação da planta, a empresa já determinou a revisão de todo o sistema de controle envolvido, com a finalidade de diminuir as ocorrências de falhas desta natureza, que apesar de não acarretar acidentes, nem mortes, incorre elevadas perdas financeiras e diminuição dos índices de disponibilidade do sistema. 10

11 4.6. Análise dos resultados XXXI ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A análise da aplicação da metodologia MCC no contexto operacional da usina termoelétrica em estudo mostrou-se bastante satisfatória, servindo para validar e formalizar algumas práticas e ações de manutenção já existentes no cotidiano de operação da planta, mas também evidenciando a existência de outras até então consideradas pouco relevantes ou até mesmo desconhecidas. Alguns pontos negativos foram apontados como uma maneira de obter resultados ainda melhores em futuras aplicações da MCC. Um deles diz respeito ao registro das falhas. A empresa já dispõe de um sistema voltado para gerenciamento das atividades manutenção, mas seu uso pode ser melhorado. Dados de falha, quando confiáveis e utilizados de forma eficiente, podem fornecer uma estrutura robusta para o desenvolvimento de um modelo estatístico do comportamento de falha dos equipamentos. Finalmente, os resultados obtidos foram validados, as possíveis melhorias registradas e todo o processo documentado. Desta forma, este conjunto de informações poderá servir como ponto de partida para futuras aplicações da Manutenção Centrada em Confiabilidade em qualquer outro sistema da planta. 5. Conclusões Este artigo pretendeu analisar a aplicação da MCC em uma usina termelétrica do nordeste do Brasil, com o objetivo de demonstrar na prática os conceitos relacionados a esta abordagem, bem como observações feitas durante o processo de implementação. Os resultados obtidos com a aplicação da metodologia MCC foram considerados satisfatórios pelos colaboradores que participaram do processo. Os estudos e dados levantados possibilitaram uma melhor compreensão, por parte dos colaboradores, dos modos de falhas dos equipamentos, das suas causas, dos seus efeitos, mas, principalmente, de como evitá-los. Segundo Smith & Hinchcliffe (2004), este ganho de conhecimento acerca de todo o processo é um dos principais benefícios da aplicação da metodologia MCC. No médio e no longo prazo, uma redução nos custos totais de manutenção é esperada, com a diminuição das intervenções corretivas e de melhoria do controle e planejamento de todo o processo. Para futuras aplicações, o uso de métodos multicritério de apoio à decisão para determinação da periodicidade das ações de manutenção, dos níveis de criticidade, dos riscos associados a um modo de falha, bem como para analisar as conseqüências (efeitos) da instalação de um modo de falha, pode tornar o processo ainda mais preciso, garantindo melhores resultados e um direcionamento de esforços e recursos ainda mais eficiente. Um maior detalhamento a respeito dos métodos multicritério e possíveis aplicações pode ser verificada em Almeida (2011). Por fim, a experiência adquirida ao longo do processo de implementação da MCC irá contribuir para o desenvolvimento da abordagem em outros sistemas da usina no futuro. 6. Agradecimentos Este trabalho foi desenvolvido com o apoio parcial do CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico) e da Termopernambuco S/A (P&D TPE 29). 7. Referências ALMEIDA, A.T. O Conhecimento e o Uso de Métodos Multicritério de Apoio a Decisão. 2a Edição. Recife: Editora Universitária da UFPE,

12 ALMEIDA, A. & SIQUEIRA, I. Otimização da Periodicidade da Manutenção Centrada em Confiabilidade. In: ALMEIDA, A.; CAMPELLO DE SOUZA, F. (Org.). Gestão da Manutenção: na Direção da Competitividade. Recife: Editora Universitária da UFPE, p , ANEEL. (Agência Nacional de Energia Elétrica). Banco de Informações de Geração (BIG). Disponível no endereço eletrônico: < Acessado em 05/04/2011. BOYCE, M. Handbook for cogeneration and combined cycle power plants. New York: ASME Press, CARAZAS, F.J.G.; SALAZAR, C. & SOUZA, G.F.M. Availability analysis of heat recovery steam generators used in thermal power plants. Energy doi: /j.energy , CARAZAS, F.J.G. & SOUZA, G.F.M. Risk-based decision making method for maintenance policy selection of thermal power plant equipment. Energy Vol. 35, p , CARRETERO, J.; GARCIA, F.; PEREZ, J.M.; PEREZ, M.; PEÑA, J.M.; COTAINA, N.; PRETE, P.; MATOS, F.; CHABROL, J. & DJEAPRAGACHE, D. Study of existing reliability centered maintenance (RCM) approaches used in different industries. Technical report FIM/110.1/DATSI/00. Espanha: Universidad Politécnica de Madrid, DESHPANDE, V. & MODAK, J. Application of RCM for safety considerations in a steel plant. Reliability Engineering and System Safety Vol. 78, p , JONES, R. Risk-based Maintenance: A Reliability-centered approach. Houston: Gulf Professional Publishing, MIL-STD-1629A. Procedures for Performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis. EUA: Department of Defense, MOUBRAY, J. Reliability-centered Maintenance: RCM II. New York: Industrial Press Inc., NAJJAR, Y.S.H. Efficient use of energy by utilizing gas turbine combined systems. Applied Thermal Engineering Vol. 21, p , NEOENERGIA. Empresas do grupo: TERMOPE. Disponível no endereço eletrônico: < Acessado em 05/04/2011. POLYZAKIS, A.; KORONEOS, C. & XYDIS, G. Optimum gas turbine cycle for combined cycle power plant. Energy Conversion and Management Vol. 49, p , PUENTE, J.; PINO, R.; PRIORE, P. & FOUENTE, D. A decision support system for applying failure mode and effects analysis. International Journal of Quality & Reliability Management Vol. 19, nº 2, p , RAUSAND, M. Reliability centered maintenance. Reliability Engineering and System Safety Vol. 60, p , SIQUEIRA, I. Manutenção Centrada na Confiabilidade: Manual de Implementação. Rio de Janeiro: Editora Qualitymark, SMITH, A.M. & HINCHCLIFFE, G.R. RCM: Gateway to World Class Maintenance. Burlington: Elsevier Butter-worth-Heinemann, TM Reliability-Centered Maintenance (RCM) for Command, Control, Communications, Computer, Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance (C4ISR) Facilities. Washington: US Department of the Army, VALDÉS, M. & RAPÚN, J. Optimization of heat recovery steam generators for combined cycle gas turbine power plants. Applied Thermal Engineering Vol. 21, p ,