PROPOSTA PARA MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO

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1 VIII Seminário Paranaense de Manutenção ABRAMAN PROPOSTA PARA MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO Marcelo Rocha Baião Engenheiro de Equipamentos

2 INTRODUÇÃO Refinaria de Petróleo UN-REPAR Localização: Araucária PR 75% de sua produção destina-se ao abastecimento do Paraná, Santa Catarina, sul de São Paulo e Mato Grosso do Sul. O restante é destinado a outras regiões do país ou é exportado.

3 INTRODUÇÃO UN-REPAR Carga elétrica de 25 MW Mais de motores elétricos em operação Mais de 70% são motores de indução trifásicos de baixa tensão (440 V) Dos motores de baixa tensão, a maioria tem mais de 20 anos, carcaça padrão norte-americano NEMA e já foi rebobinada ao menos 1 vez

4 INTRODUÇÃO Norma N-0313 define os requisitos técnicos básicos para aquisição de motores elétricos de indução Recebimento dos motores feito por pessoal próprio e não possui controle de qualidade Manutenção mecânica dos motores realizada por equipe contratada com fiscalização própria. Manutenções mecânicas preventivas e preditivas.

5 INTRODUÇÃO Manutenção elétrica (rebobinamento e rejuvenescimento) feita por oficinas externas, concorrência por menor preço e sem exigências especiais. Motores substituídos por motores novos quando custo ou tempo de recuperação do motor é muito alto. Ensaios periódicos em alguns motores para avaliação de condição (preditiva). Não existe um estoque de sobressalentes sistematizado. O procedimento adotado é recuperar o motor danificado.

6 ESPECIFICAÇÃO BÁSICA Norma PETROBRAS N-0313 * O motor deve suportar 2 partidas consecutivas a frio * [prática recomendada] Corrente com rotor bloqueado à tensão nominal não exceda a 6 vezes o valor da corrente nominal * [prática recomendada] Tempo máximo de rotor bloqueado > 12s * [prática recomendada] Furo axial, roscado * Pintura adequada às características ambientais * Ventilador de alumínio * [prática recomendada] Graxeira

7 Proposta fabricante ESPECIFICAÇÃO BÁSICA Item Qtde. Potência Pólos Carcaça FC Motores com todos os opcionais Percentual de Preço em relação à especificação padrão cv 2P 80 B3D 616% cv 2P 112M B3D 543% cv 2P 132S B3D 391% cv 2P 160M B3D 303% cv 2P 160L B3D 246% cv 2P 200L B3D 223% cv 2P 225S/M B3D 196% cv 2P 250S/M B3D 181% cv 2P 280S/M B3D 181%

8 RECEBIMENTO Atualmente, são comparados apenas os dados de placa do motor. No entanto, tal prática se mostrou insuficiente.

9 RECEBIMENTO 1 Todo motor que chegar deve ser inspecionado de acordo com um padrão. 2 Os motores novos devem ser inspecionados de acordo com a folha de dados do motor, material da ventoinha, forma construtiva e pintura (inspeção visual). 3 Os motores reparados devem ter a ficha de identificação avaliada e ser ensaiados, nos seguintes testes: comparação de resistência dos enrolamentos, RI, IP, Hipot DC e surge test.

10 SISTEMÁTICA ATUAL DE MANUTENÇÃO MANUTENÇÃO ELÉTRICA Manutenção preventiva / preditiva: ensaios elétricos em motores acima de 75 CV, com periodicidade anual Para iniciar os ensaios, o motor é desligado por 4 (quatro) horas antes dos ensaios. O tempo de indisponibilidade do motor é de 6 (seis) horas.

11 SISTEMÁTICA ATUAL DE MANUTENÇÃO MANUTENÇÃO ELÉTRICA Comparação de Resistência dos Enrolamentos Detecta curto-circuito entre espiras e ligações incorretas Resistência de Isolamento Índice de Polarização Verifica existência de contaminantes e umidade nos enrolamentos do estator Hipot DC Verifica se a isolação não está envelhecida, sendo capaz de suportar a tensão de operação por um mais um período PETROBRAS UN-REPAR Surge Test Avalia a isolação entre espiras das bobinas do enrolamento do estator

12 MODOS DE FALHA DE MOTORES BT Deterioração Térmica Depende de alta temperatura e oxigênio. Reação química de oxidação Sintomas: A isolação se torna quebradiça com o passar do tempo. A máquina opera com enrolamento mais quente que o normal. Outros sintomas são a baixa resistência de isolamento e a baixa tensão de ruptura sob surto. Conseqüência: curto-circuito

13 MODOS DE FALHA DE MOTORES BT Repetidos Surtos de Tensão Provoca a falha do isolamento ou o mesmo nada sofre. Exceção: transientes de tensão gerados por inversores de freqüência degradam o isolamento gradualmente Sintomas: Baixa tensão de ruptura sob surto. Conseqüência: curto-circuito entre espiras

14 Contaminação MODOS DE FALHA DE MOTORES BT Sujeira, óleo, umidade, etc, causam deterioração térmica ou corrente de fuga. Sintomas: Os mesmos de deterioração térmica Conseqüência: curto-circuito entre espiras

15 MODOS DE FALHA DE MOTORES BT Falhas na Alimentação Circuito de força: mau contato e perda de isolação Circuito de comando: umidade em componentes de campo Conseqüência: desligamento do motor Ações: Termografia Utilização de cabos classe encordoamento > 5 Substituição de botoeiras e chaves de vibração e cobertura dos mesmos em paradas

16 MODOS DE FALHA DE MOTORES BT Termografia

17 GRAU DE IMPORTÂNCIA DOS EQUIPAMENTOS Impacto da falha Classificação Quant. 6 A falha provoca agressão ao meio ambiente ou risco a pessoas 38 5 A falha provoca parada total de produção 126 A falha afeta a qualidade do produto ou 4 atendimento ao cliente A falha causa redução de produção. Não há equipamentos reserva. 240 A falha causa redução de produção. Há equipamentos reserva. 232 A falha não causa impactos a meioambiente, pessoas, qualidade ou produção 203

18 GRAU DE IMPORTÂNCIA DOS EQUIPAMENTOS Impacto da falha (conforme SAP/R3) Classificação quanto ao impacto da falha Quant Motores Críticos 164 Motores Importantes 324 Motores Não-Críticos 435

19 MANUTENÇÃO PREVENTIVA E PREDITIVA Motores Críticos Bloqueio de modos de falha * Em motores que não operam com freqüência, verificar viabilidade de instalação de resistência de aquecimento para manter temperatura mínima dentro da máquina, acima do ponto de condensação. * Verificar necessidade de substituição de cabos de força com classe de encordoamento menor que 5 (cinco), para facilitar o manuseio e evitar esforços mecânicos nas conexões.

20 MANUTENÇÃO PREVENTIVA E PREDITIVA Motores Críticos Plano de manutenção preventiva Mantém os ensaios realizados hoje: * Comparação de Resistência dos Enrolamentos * Resistência de Isolamento Índice de Polarização * Hipot DC * Surge Test Periodicidade: 2 anos Tempo de ensaios: redução de 6 para 2 horas Oportunidade em manutenções mecânicas: ajuste conforme os motores são ensaiados na oficina, por oportunidade.

21 MANUTENÇÃO PREVENTIVA E PREDITIVA Motores Críticos Plano de manutenção preventiva * Rever a proteção de sobrecarga do motor. * Providenciar o rejuvenescimento do estator quando da detecção de bobinas soltas no estator, durante manutenção na oficina (quando possível). * Lavagem e secagem do estator quando detectada sujeira. (Já implantado) * Termografia periódica na gaveta (demarrador) do motor. (Já implantado)

22 MANUTENÇÃO PREVENTIVA E PREDITIVA Motores Importantes Idem motores críticos, com periodicidade diferente: 4 anos. Motores não-críticos Não há plano de manutenção preventiva. Manutenções e bloqueio de modos de falha feitos em oportunidades de manutenção elétrica ou mecânica, com execução sujeita à disponibilidade de mão-de-obra.

23 MANUTENÇÃO CORRETIVA A função deve ser restabelecida o mais rápido possível (disponibilidade) e o motor deve retornar com a confiabilidade a mais próxima de um motor novo. Contrato de rebobinamento e rejuvenescimento de motores 1 Ficha de manutenção 2 Loop Test 3 Controle de temperatura para retirada do enrolamento do estator 4 Aplicação de materiais classe H 5 Impregnação por gotejamento

24 FORNECIMENTO DE MOTORES E SOBRESSALENTES Compra de motores Requer cotação de 3 (três) fornecedores, com prazo máximo para cotação Requer parecer técnico e prazos para interposição e julgamento de recursos. Após a emissão do pedido é necessário aguardar o prazo solicitado pelo fornecedor para fornecimento do produto. Se o produto não é de prateleira, ou seja, não é encontrado para entrega imediata, é necessário aguardar a fabricação do mesmo.

25 FORNECIMENTO DE MOTORES E SOBRESSALENTES Contrato de fornecimento de motores Menor burocracia Redução de atrasos por divergências de informações Maior rapidez no fornecimento Motores de prateleira com diferenças: plano de pintura, material da ventoinha, dupla selagem (enchimento na passagem dos cabos de ligação), pinos graxeiros e duplo aterramento

26 FORNECIMENTO DE MOTORES E SOBRESSALENTES Sobressalentes Motores não fornecidos pelo contrato Motor sem reserva E (Motor crítico OU Motor importante) E (Motores não fornecidos pelo contrato)

27 ESTRATÉGIA DE IMPLANTAÇÃO A metodologia apresentada contém práticas a serem implantadas imediatamente além de vários pontos a serem estudados, o que demanda a utilização de muitos recursos, não sendo possível sua implantação integral imediata.

28 Confiabilidade de Motores Estratégia de Implementação Ações Categorização dos Motores (Importância) Apresentação da proposta à operação e manutenção Verificação de adequação das informações Revisão da classificação dos motores Especificação de Motores Criação (no sistema) de padrão de especificação de motores Análise de custo-benefício de requisitos junto aos fabricantes Revisão de especificação de motores Divulgação de padrão de especificação de motores Processo de Recebimento dos Motores Consolidação do processo de recebimento de motores Divulgação do processo de recebimento de motores Manutenção Preventiva e Preditiva Divulgação de estratégia de manutenção de motores CRÍTICOS, IMPORTANTES e NÃO CRÍTICOS Implantação de manutenção de motores CRÍTICOS, IMPORTANTES e NÃO CRÍTICOS Análise crítica da manutenção preventiva e preditiva de motores Análise de ações de bloqueio e mitigação de modos de falha de motores críticos Implantação do plano de manutenção preventiva e preditiva de motores IMPORTANTES Análise crítica da manutenção preventiva e preditiva de motores IMPORTANTES Consolidação e criação de padrão do método de manutenção preventiva - motores não-críticos (considerar itens bloqueio de modos de falha Cap. 9) Implantação do plano de manutenção preventiva e preditiva de motores nãocríticos Análise crítica da manutenção preventiva e preditiva de motores não-críticos Manutenção Corretiva Implantação de contrato de manutenção corretiva de motores Utilização de contrato de manutenção corretiva de motores Análise crítica do contrato e correções Verificação de extensão de contrato para motores MT Análise econômica de motores CRÍTICOS Análise econômica de motores IMPORTANTES Análise econômica de motores não-críticos Fornecimento de Motores e Sobressalentes Definição de escopo de contrato de fornecimento Implantação de contrato local de fornecimento de motores BT Utilização de contrato local de fornecimento de motores BT Análise crítica do contrato e correções Verificação de extensão de contrato para outras unidades Levantamento de necessidades de sobressalentes - motores CRÍTICOS Compra de sobressalentes - motores CRÍTICOS Levantamento de necessidades de sobressalentes - motores IMPORTANTES Compra de sobressalentes - motores IMPORTANTES PETROBRAS UN-REPAR

29 Confiabilidade de Motores Ações Categorização dos Motores (Importância) Apresentação da proposta à operação e manutenção Verificação de adequação das informações Revisão da classificação dos motores Especificação de Motores Criação (no sistema) de padrão de especificação de motores Análise de custo-benefício de requisitos junto aos fabricantes Revisão de especificação de motores Divulgação de padrão de especificação de motores Processo de Recebimento dos Motores Consolidação do processo de recebimento de motores Divulgação do processo de recebimento de motores Manutenção Preventiva e Preditiva Consolidação e criação de padrão do método de manutenção preventiva - motores CRÍTICOS (considerar itens bloqueio de modos de falha Cap. 9) Implantação do plano de manutenção preventiva e preditiva de motores CRÍTICOS Análise crítica da manutenção preventiva e preditiva de motores CRÍTICOS Consolidação e criação de padrão do método de manutenção preventiva - motores IMPORTANTES (considerar itens bloqueio de modos de falha Cap. 9) Implantação do plano de manutenção preventiva e preditiva de motores IMPORTANTES Análise crítica da manutenção preventiva e preditiva de motores IMPORTANTES Consolidação e criação de padrão do método de manutenção preventiva - motores não-críticos (considerar itens bloqueio de modos de falha Cap. 9) Implantação do plano de manutenção preventiva e preditiva de motores nãocríticos Análise crítica da manutenção preventiva e preditiva de motores não-críticos Manutenção Corretiva Implantação de contrato de manutenção corretiva de motores Utilização de contrato de manutenção corretiva de motores Análise crítica do contrato e correções Verificação de extensão de contrato para motores MT Análise econômica de motores CRÍTICOS Análise econômica de motores IMPORTANTES Análise econômica de motores não-críticos Fornecimento de Motores e Sobressalentes Definição de escopo de contrato de fornecimento Implantação de contrato local de fornecimento de motores BT Utilização de contrato local de fornecimento de motores BT Análise crítica do contrato e correções Verificação de extensão de contrato para outras unidades Levantamento de necessidades de sobressalentes - motores CRÍTICOS Compra de sobressalentes - motores CRÍTICOS Levantamento de necessidades de sobressalentes - motores IMPORTANTES Compra de sobressalentes - motores IMPORTANTES PETROBRAS UN-REPAR 2009

30 CONCLUSÃO O processo proposto para melhoria de confiabilidade incluiu todas as etapas da vida útil do motor, considerando a especificação dos motores, recebimento adequado, proteção elétrica adequada, operação adequada, técnicas preditivas de manutenção, controle de qualidade da manutenção dos motores, análise técnico-econômica, estoque de sobressalentes e contrato de fornecimento de motores. O processo proposto pode ser estendido aos motores elétricos de média tensão, além de poder ser um ponto de partida para o aumento de confiabilidade de outros equipamentos da planta.

31 OBRIGADO Marcelo Rocha Baião Engenheiro de Equipamentos PETROBRAS UN-REPAR (41)