Gestão de reparo de motores elétricos com foco em confiabilidade e otimização de custos*

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1 Gestão de reparo de motores elétricos com foco em confiabilidade e otimização de custos* * Artigo apresentado no 23º Congresso Brasileiro de Manutenção, Santos 2008 Abraman Dany de Moraes Venero Sérgio Akio Hiyodo RESUMO As indústrias nacionais, preocupadas com a crescente concorrência, vêem no amadurecimento da Gestão da Manutenção uma importante ferramenta para otimização de seus custos e consequentemente para o fortalecimento de seus produtos no mercado. Uma das estratégias que impacta ao mesmo tempo confiabilidade e custo operacional é a análise do custo do ciclo de vida dos bens de capital. Anteriormente, devido aos altos custos das peças de reposição e aquisição de um novo equipamento, era de praxe a recuperação somente em casos onde houvesse necessidade de intervenção. Hoje, muitos optam por trocas sistemáticas de peças ou até mesmo do equipamento completo em manutenções preventivas, tendo como foco principal a não-interrupção de suas operações. Seguindo essa tendência, associada à redução dos preços devido aos avanços dos materiais e processos de manufatura, os motores elétricos estão, aos poucos, sendo incluídos nesta estratégia. Soma-se aos fatores de decisão também a constante tendência de crescimento dos custos com energia elétrica, onde equipamentos que são grandes consumidores do insumo estão sendo substituídos por outros com melhores rendimentos. Mas, até onde isso é verdade na realidade de cada planta industrial? Quando é mais vantajoso, do ponto de vista técnico-comercial, optar por adquirir um novo motor ao invés de recuperá-lo? E a partir de qual potência? O presente trabalho procura abordar este tema, analisando seus impactos na confiabilidade das operações e nos custos operacionais, e quais informações devem ser levadas em conta para que se chegue ao ponto ótimo da decisão. INTRODUÇÃO Definir uma potência que estabeleça um limite entre reparar e substituir um motor na ocorrência de uma falha não é uma tarefa simples. Além de depender da realidade de cada empresa, exige uma análise criteriosa de diversas informações, visando atingir o objetivo principal de qualquer planta industrial: baixos custos e alta disponibilidade [1]. No cenário atual, onde a concorrência está cada vez mais acirrada, qualquer redução nos custos operacionais representa uma parcela significativa na competitividade, obrigando as empresas a investirem, cada vez mais, em ferramentas para garantir a produtividade e qualidade de seus produtos. Em se tratando de motores elétricos, ao longo de sua vida útil, energia elétrica e manutenção representam a maior parcela de seus custos operacionais. 55 (cinqüenta e cinco) por cento de todo consumo industrial no Brasil é devido aos motores elétricos segundo a Eletrobrás, figura I.

2 Distribuição Média do Consumo de Energia Elétrica Industrial no Brasil 18% 55% 6% 2% 19% Motores Processos Eleletroquímicos Iluminação Refrigeração Aquecimento Figura I Distribuição do consumo de energia nas indústrias. Considerando ainda que, devido à sua larga utilização, aliada à aplicação e especificação inadequadas, em muitas vezes, uma falha pode ocasionar grandes perdas de produção, ou ainda, afetar a segurança e até mesmo o meio ambiente. Quando isso ocorre, é extremamente necessário que as ações para restabelecimento do processo sejam realizadas de maneira ágil e assertiva de forma a minimizar os prejuízos. Estas situações tornam os motores elétricos grandes potenciais para otimização de custos, reiterando a importância de utilizar as boas práticas para seleção e manutenção destes equipamentos. OBJETIVO Definir através de critérios técnicos e econômicos o valor da potência (em CV) que, após uma queima, justifique a substituição dos motores elétricos. METODOLOGIA Geralmente, o fator determinante na escolha entre reparar e substituir um motor queimado é a relação entre o custo do reparo e o preço do motor novo. É usual encontrar empresas que utilizam valores da ordem de 50 ou 60 % como critério de decisão. Esta análise, relativamente simplista, despreza alguns fatores podendo trazer resultados que, apesar de algumas vezes impactar positivamente nos custos de manutenção, podem influenciar de maneira negativa a performance dos equipamentos e da planta. Os principais fatores são o consumo de energia e a aplicação adequada (correta especificação).

3 3.1) CONSUMO DE ENERGIA X QUALIDADE DO REPARO É sabido que após a rebobinagem, pode ocorrer uma perda de rendimento de até 4% [2]. Na maioria das vezes, esta ocorre não por conseqüência da queima, mas, principalmente, por práticas inadequadas de reparo, implicando em aumento no consumo de energia da planta. 3.2) ESPECIFICAÇÃO DOS MOTORES ELÉTRICOS Um estudo da EASA, Electrical Apparatus Service Association [2], mostra uma estatística de falhas em motores elétricos, figura III, onde aproximadamente 80% das falhas podem, ou estão diretamente relacionadas à contaminação, causadas por especificações inadequadas de acordo com as características do ambiente e da aplicação. Causas de Falhas em Motores Elétricos (EASA) 16% 5% 2% 10% 16% 51% Rolamentos Enrolamento do Estator Causas Externas Barras do Rotor Acoplamento/Eixo Causas Desconhecidas Figura II Estatística de Falhas de Motores Elétricos. Isto reforça a importância da adequação dos motores às condições de operação (ambiente, carga, regime de trabalho etc.), pois, se um motor falhar e a causa raiz da falha não for apurada, fatalmente um motor, com as mesmas características e operando na mesma posição também falhará, sendo novo ou não. Seguindo esta mesma linha, a EASA apresenta um fluxo com algumas considerações para análise da viabilidade de substituição de um motor danificado [2], figura III. Nota-se que as questões principais são referentes a aplicação, condições do estator e rotor e, também, quanto a sua eficiência.

4 Figura III Fluxo para análise de viabilidade de substituição de motores danificados. RESULTADOS Para estabelecer uma potência que defina um limite entre recuperar ou substituir um motor queimado, foram avaliados dois critérios para tomada de decisão. O primeiro deles é o valor percentual do custo do reparo em relação ao preço do motor novo (Alto Rendimento Plus) [1]. Na composição do custo do reparo, foi considerada uma parcela referente a burocracia associada a rotina da manutenção (planejamento, peritagem, notas fiscais, etc). Este valor é extremamente importante, sendo que em alguns casos chega a ser maior que o próprio custo do reparo. Para efeito deste estudo, utilizou-se um valor médio de R$ 70,00, baseado em trabalhos desenvolvidos em grandes empresas de diversos segmentos. Considerou-se inviável a recuperação do motor cujo custo da rebobinagem, tabela WEG [3], ultrapassasse 50% do preço de um motor novo [1]. A figura IV mostra este percentual para motores até 20 CV.

5 Custo do Reparo x Preço do Motor Novo 78,37 78,16 77,40 74,57 71,82 69,71 66,57 % Limit e de Cort e - 50 % 60,90 55,77 51,42 52,60 50,84 49,80 46,70 46,74 43,59 40,95 0,16 0,25 0,33 0,5 0,75 1 1, , , CV Figura IV Relação entre custo da rebobinagem e preço do motor novo. A análise da figura IV permite concluir que no caso da queima de motores até 7,5 CV, o custo do reparo (rebobinagem) inviabilizaria sua recuperação, pois estaria acima do limite de 50 % do preço de um motor novo. O segundo critério é o retorno de investimento. Partindo do pressuposto que na falha de um motor sempre haverá um custo para repará-lo, um investimento equivalente à diferença entre este custo e o preço do motor novo deverá retornar em um tempo menor ou igual ao TMEF (Tempo Médio Entre Falhas), ou seja, antes da próxima falha. Para o cálculo do retorno de investimento, foi considerada a economia de energia obtida com a troca do motor queimado por outro com alto rendimento. A condição limite adotada para retorno de investimento foi de 1 ano. A figura V mostra esta situação para motores até 20 CV. No cálculo da economia de energia, consideraram-se as seguintes condições: 1. Idade média das plantas no Brasil, 17 anos [6]; 2. Motores operando 24 horas/dia e 365 dias/ano; 3. R$ 170,00 por MWh; 4. Carregamento médio dos motores, 75 %; 5. TMEF de 1 ano. Para plantas com mais de 10 anos, a recuperação é não é viável em casos de queima de motores até 20 CV, pois o investimento em um motor novo retorna em um período menor que 1 ano, como pode ser observado na figura V. Para plantas mais recentes, como era de se esperar, o limite para substituição dos motores é menor, pois, para algumas potências, o tempo para retorno de investimento é mais longo, visto que os equipamentos não são de padrões tão antigos, como no caso de plantas com mais de 10 anos, e, portanto, têm melhor eficiência.

6 O limite de corte varia conforme a realidade de cada empresa (idade, custo da energia, horas de operação, quantidade de motores rebobinados, etc), podendo inclusive ultrapassar a potência de 20 CV. Idade da Planta - Análise do ROI 1 cv 40 1, ,5 10 7,5 6 7 Anos 12 Anos 17 Anos Limite de Corte (ROI < 1 Ano) Figura V Critério do Retorno de Investimento. A partir da análise destas duas condições definiu-se uma matriz genérica para gerenciamento do reparo, figura VI, onde se encontram três regiões limite: Nota: Região 1 (Motores até 7,5 CV): Estabelece o limite mínimo onde é viável substituir os motores que falharem, pois atendem aos dois critérios de decisão. Região 2 (Motores de 10 a 40 CV): Região com o limite de corte usual em alguns segmentos e varia de acordo com a realidade de cada empresa. Região 3 (Motores acima de 40 CV): Região onde se deve fazer uma avaliação a cada caso. Dependendo do histórico das informações, as análises de retorno de investimento podem ser mais detalhadas, por exemplo, considerando a redução nos custos com manutenção e perda de produção devido a adequação da especificação do motor à aplicação. Como este trabalho visa abranger ao máximo os vários segmentos da indústria, foi considerado apenas o benefício da economia de energia, que independe de informações especificas de cada ramo de atividade.

7 Análise Caso a Caso Análise por Segmento / Realidade de Mercado Região de Substituição Figura VI Matriz para Gerenciamento do Reparo. CONCLUSÕES O uso de uma sistemática para avaliar a viabilidade de se substituir motores queimados, além de agilizar a rotina da manutenção, é uma importante estratégia de renovação do parque fabril, visando reduzir os custos operacionais e aumentar a disponibilidade, através do uso de equipamentos mais eficientes e com maior confiabilidade. O valor limite de 7,5 CV, está em consonância com a média de mercado, cuja prática é a adoção de 10 CV. Deve-se lembrar também que, devido às considerações feitas no estudo, o limite mais econômico pode sofrer variações, para mais ou para menos, dependendo da realidade de cada empresa, mas este valor atende com boa margem de confiança, grande parte dos segmentos e regiões. Mesmo assim, é recomendável que cada empresa, ou segmento, faça sua própria análise ajustando para um valor limite mais adequado. BIBLIOGRAFIA [1] Garcia, Revista Eletricidade Moderna, N 407, fev 2008, pág 44-57; [2] Electrical Apparatus Service Association, The Effect of Repais Rewind on Motor Efficiency; [3] WEG Equipamentos Elétricos S/A, Tabela de Rebobinagem de Motores; [4] WEG Equipamentos Elétricos S/A, Lista de Preço de Motores; [5] ABRAMAN, A Situação da Manutenção no Brasil, Documento Nacional 2007;