Monitoramento Online como Ferramenta para Otimização da Manutenção de Geradores: Uma Tecnologia 100% Nacional em Arquitetura Distribuída

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1 XI SIMPÓSIO DE AUTOMAÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 16 a 19 de Agosto de 2015 CAMPINAS - SP Monitoramento Online como Ferramenta para Otimização da Manutenção de Geradores: Uma Tecnologia 100% Nacional em Arquitetura Distribuída Mauro Pacheco Ferreira, Fabrizio Leal Freitas, Tiago Kaoru Matsuo, Bruno de Borba, João Eduardo Rosa da Fonseca. AQTech Engenharia e Instrumentação S.A. Brasil SUMÁRIO O monitoramento online de geradores de energia elétrica é tema da literatura e comporta soluções de tecnologias heterogêneas, aspectos incipientes, informações distribuídas e ineficientemente destinadas às diferentes áreas de engenharia. A tecnologia nacional apresenta limitações, com poucos trabalhos que englobam o desenvolvimento de software e de hardware. Sob os propósitos de otimização da engenharia de manutenção, este artigo apresenta uma tecnologia completa, 100% nacional, para monitoramento de geradores de energia. Publicações da década de 80 até os dias atuais embasam este desenvolvimento tecnológico. A origem em uma solução de baixo custo para grupos motor-gerador é relatada no contexto de um projeto de P&D do programa ANEEL. São comentados os objetivos e especificações, a visão de componente plataforma e a expansão para geração distribuída. O histórico é apresentado no enfoque do monitoramento da função geração, tema já publicado pelos autores. Alternativas de concepção e construção respaldam a definição de um hardware de alta performance e lógica programável. O software embarcado é discutido a partir da conectividade e da programabilidade por diagramas de blocos alinhada a IEC1131. Aplicações piloto em grupos motor-gerador, geradores fotovoltaicos e aerogeradores abrem a oportunidade de inovação no monitoramento de vibrações em geradores hidroelétricos. Casos em hidroelétricas pequenas e de grande porte são ilustrados como ampliações do escopo de aplicação da tecnologia desenvolvida, comprovando flexibilidade, maturidade tecnológica e competitividade em custos perante as soluções importadas e/ou parcialmente nacionais. O artigo alcança o potencial de padronização da arquitetura de aquisição de dados distribuída através da norma IEC61850 e um framework para Business Intelligence (BI) voltado a otimização das rotinas de manutenção das usinas. Na conclusão, apresenta as tendências tecnológicas para o monitoramento de geradores no país, alinhadas aos esforços de normatização de grupos como o CE-A1 do Cigré-Brasil. Aponta demandas de concessionárias com participações em sociedades de propósito específico e O&M terceirizadas. Por fim, confirma a construção de uma solução com alto grau de nacionalização, quebrando os limites da literatura do estado da arte e do mercado brasileiro. PALAVRAS CHAVE Monitoração online; Geração de energia; Gestão de ativos; Manutenção preditiva; Otimização de manutenção. 1

2 1. Introdução A geração de energia elétrica é um ramo de negócio que demanda altos investimentos por parte das concessionárias do setor. Para garantir o retorno de investimentos é preciso estender ao máximo a disponibilidade e vida útil dos ativos das plantas, em especial do eixo produtor da função geração (tomada d água, comporta, conduto, turbina, gerador, transformador e disjuntor), o que torna a gestão de ativos um fator crítico de sucesso destes empreendimentos. A busca de maior produtividade, redução de custos de manutenção e extensão da vida útil (RUL Remaining Useful Life) dos ativos de geração implica que as empresas devem adotar filosofias preditivas de manutenção (CBM Condition-Based Maintenance) em detrimento de políticas corretivas (FBM Failure-Based Maintenance) e preventivas (TBM Time-Based Maintenance). A monitoração online das unidades geradoras desempenha papel fundamental na transição destas filosofias, pois fornece os meios necessários para estimar o estado do ativo e predizer as falhas antes que elas aconteçam. A monitoração online se caracteriza como uma das principais ferramentas para a gestão dos ativos de geração e da engenharia de manutenção. A Figura 1 ilustra de forma simplificada a cadeia de investimento em uma planta geradora de energia elétrica. Busca representar a interação da engenharia de manutenção com os equipamentos de automação e sistemas de proteção, controle e monitoração (PCM) como fontes de dados para visibilidade da função geração, caminho para a otimização dos planos de manutenção e melhoria da gestão dos ativos de geração. FIGURA 1 Cadeia de investimento simplificada. O monitoramento online de geradores de energia elétrica é assunto já bastante mapeado na literatura, porém revela que as soluções existentes no mercado representam plataformas de tecnologias heterogêneas, com muitos aspectos incipientes, informações distribuídas em diferentes equipamentos, e ineficientemente destinadas às diferentes áreas de engenharia. Sob os propósitos de otimização da engenharia de manutenção e da evolução do estado da arte, este artigo apresenta uma tecnologia completa, em arquitetura distribuída, 100% nacional, para monitoramento online de geradores de energia elétrica. 2. Estado da arte A monitoração de geradores como ferramenta de manutenção é tema de estudos, na academia e indústria, há mais de 20 anos[1]. As publicações da década de 80 até os dias atuais apresentam um amplo conjunto de trabalhos [1, 2, 3 e 4] envolvendo: levantamento de parâmetros elétricos de máquinas síncronas; detecção de falhas mecânicas e elétricas; métodos on-line e off-line para o levantamento de parâmetros; técnicas inteligentes para a monitoração condicional; monitoração com 2

3 enfoque mecânico; diagnóstico com base em modelos de referência e por descargas parciais; monitoração de amortecimentos e modos de oscilações; diagnóstico de falhas do estator; aplicações em turbogeradores; monitoramento de vibrações torcionais; monitoramento de aerogeradores; técnicas de diagnóstico de curto-circuito; detecção de falhas com base na potência de saída e na rotação; e no uso da transformada wavelet. Entretanto, mesmo após estes esforços, atualmente o conhecimento sobre o monitoramento de geradores no país não está consolidado[2]. Vários estudos em âmbito acadêmico se focaram em pesquisas básicas e aplicadas, não convergindo em resultados diretamente aplicados ao mercado. No contexto industrial, os investimentos de empresas brasileiras em P&D para o monitoramento de geradores atingiram resultados práticos. Contudo, estas pesquisas experimentais em geral se concentram no desenvolvimento de software e na aplicação de hardware importado para o monitoramento de geradores[5]. Entre os poucos estudos recentes que ampliaram o estado-da-arte em monitoramento de geradores, abordando o desenvolvimento de soluções completas (hardware e software) e totalmente nacionais estão: a prática de monitoramento em uma PCH [5], a experiência em aplicações piloto de tecnologia nacional em hidroelétricas, grupos geradores e eólicas [6] e o desenvolvimento de software otimizado e multiplataforma para monitoramento de geradores [7]. 3. O projeto de desenvolvimento tecnológico A origem da abordagem deste artigo está na execução do projeto de desenvolvimento experimental intitulado Nacionalização de produto para monitoramento de grupos geradores, vinculado ao programa de P&D ANEEL, em parceria com a concessionária de geração ENDESA Brasil, atualmente uma companhia do grupo ENEL. O produto principal é um equipamento específico de aquisição de dados, nacional, integrando hardware e software, para monitoração remota de grupos motor-gerador a diesel (ou gás natural, biomassa, etc.) Metodologia A metodologia de desenvolvimento do projeto foi fortemente voltada para o mercado. A equipe de projeto adotou como base o modelo de referência do Processo de Desenvolvimento de Produto (PDP), proposto como um processo de negócio, ou seja, como um processo de inovação que têm como principal foco a geração de resultados em termos de bens e serviços que atendam de forma eficaz às necessidades dos consumidores. A metodologia do projeto seguiu uma abordagem focada para aplicação em empresas de menor porte, englobando a orientação a artefatos de projeto (foco em resultados) e modelagem em Stage-Gates, sistemáticas que propiciam uma melhor gestão de projetos de desenvolvimento[8]. A execução do projeto seguiu um planejamento em 30 etapas agrupadas em três fases distintas, executadas simultaneamente: Fase A Desenvolvimento de produto e mercado: Englobou as atividades de alinhamento do projeto de inovação com as necessidades dos clientes do produto e exigências do mercado, incluindo a metodologia Business Model Canvas (utilizada como ferramenta de avaliação do portfólio de produtos e apoio à decisão em relação ao modelo de negócio inovador do produto SMGer-GMG, focado em serviço); Fase B Projeto de hardware: fase de desenvolvimento técnico do hardware do produto; Fase C Projeto de software: atividades de desenvolvimento dos componentes de software necessários para o produto Objetivos e especificações iniciais O objetivo do projeto foi a nacionalização de equipamento específico para monitoramento remoto de grupos motor-gerador (GMGs) de energia elétrica. Os GMGs são compostos de um motor à combustão acoplado a um alternador, e estabelecem uma categoria à parte quando se trata de monitoração remota. Ao contrário do que acontece na monitoração de plantas geradoras onde as unidades geradoras são agrupadas em uma casa de força, no caso de GMGs, as máquinas tipicamente são distribuídas e localizadas em lugares remotos. Além disso, nos GMGs, a potência nominal tipicamente é na ordem de kw, enquanto em plantas geradoras as potências chegam a MW. Estas características impõem restrições no uso de sistemas de monitoração online, tal como: hardware com custo reduzido, robustez, 3

4 compatibilidade com diferentes métodos de comunicação remota (ethernet, modem GPRS e via satélite) ou sem comunicação, dimensões reduzidas, software embarcado otimizado, memória de massa, entre outras. O monitoramento remoto deve ser flexível para atender diferentes contextos de aplicação nos GMGs, que de forma típica são utilizados para a geração em horário de ponta, geração de emergência, geração isolada (indústria de petróleo e gás, por exemplo), cogeração e até em plantas de energia com múltiplos grupos geradores. As informações a respeito do gerador, fornecidas pelo monitoramento, online na forma de registros de eventos, tendências dos sinais e indicadores, possibilitam o acompanhamento e a programação de intervenções de manutenção, auditoria de contratos (de entrega de energia, de O&M terceirizada ou mesmo de locação do GMG), estudos de estabilidade do sistema elétrico em sistemas on-grid, dentre outros Componente plataforma e aplicação na Geração Distribuída (GD) A arquitetura típica da solução completa é apresentada na Figura 2. A unidade de aquisição de dados lê os sinais de sensores do GMG através de entradas analógicas e digitais, ou do CLP (Controlador Lógico Programável) por meio de portas seriais (protocolo Modbus RTU). Estes dados são processados, armazenados localmente e coletados pelo datacenter através de um protocolo de comunicação otimizado. Tipicamente o canal de comunicação utiliza um modem (celular ou satélite), mas também é possível utilizar uma rede com conexão à internet. As informações coletadas são interpretadas, armazenadas em banco de dados e disponibilizadas através de um servidor web. Os usuários obtêm os dados e informações utilizando um navegador (browser) web, que são disponibilizadas na forma de mapa geográfico, SCADA web, gráficos de tendências, eventos e indicadores. Quando aplicável, também são disponibilizados registros de alta taxa de amostragem acessíveis localmente para o diagnóstico detalhado de falhas pela equipe de manutenção. Componente Plataforma FIGURA 2 Arquitetura do sistema de monitoração remota de GMGs e componente plataforma. Com base nas características técnicas e arquitetura, a unidade de aquisição de dados é conceituada como um gateway de aquisição de dados e comunicação, e pode ser visto como um componenteplataforma, ou seja, um componente que atende mais de um produto e/ou segmento de mercado. Desta forma, a aplicação em instrumentos e painéis de monitoramento de maior porte e complexidade para usinas é uma perspectiva natural deste componente, conforme também ilustrado na Figura 2. 4

5 Ainda como consequência natural de suas características, a aplicação do componente de aquisição de dados também foi expandida para a monitoração de aproveitamentos baseados em energia eólica, solar, biomassa, entre outras fontes renováveis utilizadas em Geração Distribuída. Estes aspectos alinharam o projeto tanto à vertente do crescimento da geração em plantas de autoprodução quanto às tendências que visam tornar a matriz energética mais limpa e preparar o mercado para a operação através de redes inteligentes (smart grid). Resultou em um projeto de ampla aplicabilidade no setor elétrico Histórico da tecnologia O histórico evolutivo desta tecnologia é apresentado a partir de instrumentos e sistemas de monitoramento de geradores desenvolvidos e aplicados sob o enfoque do monitoramento da função geração, tema já publicado pelos autores em outros artigos do setor. O conceito fundamental preconiza a monitoração como um mecanismo de "inteligência" centralizadora que estabelece uma visão ampla do processo geração de energia elétrica, abrangendo de forma integrada e simultânea as grandezas elétricas, mecânicas, de estados e comandos dos sistemas e subsistemas da planta geradora [2]. A Tabela 1 apresenta a evolução histórica desta linha de pesquisa e desenvolvimento, em ordem cronológica, envolvendo soluções de hardware e software com tecnologia nacional. TABELA 1 Evolução histórica Instrumento ou sistema Referência de P&D CELESC/ ANEEL, P&D ciclo 2004/2005. PAPPE Subvenção/SC FAPESC/SEBRA E-SC/ FINEP 04/2008. CESP/ANEEL, P&D ciclo 2006/2007. CEMIG/ANEEL, P&D 2008/2009. ENDESA/ANEEL P&D Enfoque do projeto Registrador Digital Aplicado ao Monitoramento de Unidades Geradoras de Energia. Projeto de sistema de monitoração protótipo para preencher a lacuna entre a oscilografia e supervisórios (entre dinâmicas rápidas e lentas) através da monitoração permanente. Aplicação em uma PCH reunindo informações da oscilografia da geração, regulador de tensão, regulador de velocidade, oscilações mecânicas e alguns comandos e estados operativos. Monitoramento local e remoto através de link de internet. SM-PCHs: Sistema de Monitoração de Pequenas Centrais Hidroelétricas. Produto visando a introdução de um modelo de gestão da geração baseado na monitoração permanente no mercado de Pequenas Centrais Hidroelétricas (PCHs). O equipamento é integrado com componentes comerciais disponíveis no mercado nacional visando principalmente a redução de custos. Sistema Monitoração e Diagnóstico Auxiliado por Computador de Defeitos de Unidades Geradoras. Desenvolvimento e implantação de um sistema de monitoração e diagnóstico de defeitos em uma unidade geradora a partir de um conjunto de premissas de monitoramento (know-how da equipe de manutenção). Aplicação em máquina de grande porte (170MW) com cerca de 160 variáveis monitoradas e reunidas em um concentrador de informações (servidor com banco de dados) com um sistema de publicação WEB na rede da planta. Sistema de Registro de Informações Gerenciais para PCHs. Desenvolvimento e implantação um sistema protótipo para registro de informações gerenciais em PCHs, abrangendo 5 máquinas geradoras em 2 diferentes PCHs. Incorpora um modelo amplo de monitoramento, com cerca de 60 variáveis por máquina, concentrando os dados históricos em um datacenter implantado na rede corporativa da empresa. Gera indicadores de desempenho de manutenção e de comercialização através de um sistema WEB acessível por toda rede corporativa. Nacionalização de produto para monitoramento de grupos geradores. Desenvolvimento de novo produto e de novo segmento de negócio em monitoramento de geradores de energia (grupos motor-gerador). Abrangência de um conceito de mercado de escala, com baixo valor de venda de produtos e serviços. Enfoque de concorrência com soluções de telemetria, porém levando a este segmento as características de monitoramento online aplicado em UHEs e PCHs Alternativas de concepção As alternativas de concepção foram permeadas pelo know-how adquirido em um histórico de projetos e uma profunda investigação do estado da arte e da anterioridade de pesquisa e desenvolvimento. Envolveu a comparação de alternativas de soluções com microcontroladores, com lógica programável (FPGA - Field-Programmable Gate Array), com níveis de software diferentes (firmware, embarcado, desktop e WEB), com software e armazenamento em nuvem (cloud e private cloud), e com vários 5

6 mecanismos de comunicação (serial, rede Ethernet, modens, satélite, GPRS, 3G e rede CAN). A definição de um hardware de alta performance, baseado em lógica programável e de um software embarcado, com ampla conectividade em rede e programabilidade por diagramas de blocos alinhada com a IEC1131, foram as soluções estabelecidas Hardware O componente-chave da solução de monitoramento é o protótipo denominado SMGer-GMG, apresentado na Figura 3. É uma unidade de aquisição de dados autônoma, robusta e com flexibilidade de aplicação. O projeto deste hardware foi pautado em uma extensa investigação por produtos importados e similares existentes no mercado. Optou-se por desenvolver uma unidade com processador RISC 32 bits embarcado em lógica programável (FPGA), 128MB de memória RAM, 16MB de memória Flash, Micro SD Card até 32GB, 8 entradas analógicas, 4 entradas digitais, 2 saídas digitais, 1 porta serial RS485, 2 portas seriais RS232, 1 porta LAN ethernet, watchdog, RTC - Real Time Clock, 1 porta de sincronismo e 1 porta IRIG-B. FIGURA 3 SMGer-GMG O hardware tem como elemento central um FPGA (fabricante Altera). FPGAs são componentes de lógica programável que se diferenciam de circuitos integrados convencionais por possuírem programabilidade em nível de hardware, o que permite a evolução gradativa do produto sem a necessidade de voltar completamente para a prancheta. Além da flexibilidade de evolução, características como longevidade da tecnologia e potencial de novas funcionalidades (como paralelismo e encriptação) respaldaram a escolha da lógica programável para o projeto Software embarcado A plataforma de hardware serve como base para a execução do software embarcado. Este software, programado em linguagem C++ em ambiente Microsoft Visual Studio, é executado sobre o sistema operacional MicroC Linux e controla as funções de forma integrada ao firmware FPGA. O software embarcado é um componente já amplamente aplicado ao monitoramento de UHEs e PCHs e que possui características inteligentes de aquisição de dados integrada ao cálculo por diagramas de blocos. Esta programabilidade é alinhada as definições da norma IEC1131, difundida em sistemas de controle e controladores lógicos programáveis. As principais inovações incorporadas foram a otimização de código para execução em uma plataforma de hardware enxuta e de baixo custo e a implementação de um protocolo otimizado de comunicação compatível com as restrições de banda e instabilidade da comunicação características de modems celular e via satélite, que requerem verificações adicionais de entrega de pacotes e minimização da quantidade de dados trafegados[7]. 4. Aplicações As aplicações da nova tecnologia abrangeram situações de experimentação piloto em grupos motorgerador, aerogeradores e geradores fotovoltaicos. Posteriormente houve a oportunidade de inovação em soluções de monitoramento de vibrações em máquinas geradoras em hidroelétricas, contemplando a aplicação em uma usina hidroelétrica de grande porte e em três pequenas centrais hidroelétricas GMGs A etapa de validação em campo da nova tecnologia alcançou a monitoração de GMGs a diesel de diversas capacidades instalados em fabricantes, integradores, locadores e clientes finais. Foram realizadas 6 (seis) aplicações piloto envolvendo geradores dos fabricantes Cummins/Motormac, Stemac, Rocha Bressan e Corrêa, conforme ilustrado na Figura 4. 6

7 FIGURA 4 Aplicações piloto em GMGs Os protótipos foram instalados em campo nestes grupos geradores, permitindo a validação de todos os componentes de hardware e software de maneira integrada. A compatibilidade do SMGer-GMG com diferentes tipos de modem e integração via Modbus RTU com as principais marcas de CLPs (Cummins, Stemac/Altus, DeepSea e ComAp) foi comprovada na prática. Em última instância, as aplicações piloto viabilizaram as funcionalidades do produto SMGer-GMG para utilização por parte de usuários e clientes finais e atendimento de suas necessidades, conforme escopo do projeto Aerogeradores A aplicação do resultado do projeto na Endesa Geração foi alcançada com a implantação do SMGer- GMG para o monitoramento de geração eólicos em Búzios, Rio de Janeiro. O objeto de monitoração da aplicação piloto foi uma planta com três geradores eólicos de fabricação Enersud, conforme apresentado na Figura 5, cada um com capacidade de 1,5 kw, conectados on-grid na rede de distribuição de energia da AMPLA (concessionária do grupo Endesa). FIGURA 5 Aplicação piloto em aerogeradores Os objetivos desta aplicação piloto foram o levantamento da curva de velocidade do vento versus potência gerada e a análise da velocidade do vento versus velocidade da pá da turbina. Para isso as variáveis monitoradas foram a tensão da rede BT (baixa tensão) da AMPLA, as correntes entregues à rede pelos geradores, a velocidade do vento no local, a potência entregue na rede pelos geradores, a velocidade das pás dos geradores e os Tip-Speed Ratio dos geradores. Todos os cálculos são realizados em tempo real pelo SMGer-GMG, transferidos via conexão GPRS para um datacenter e disponibilizados remotamente pelo sistema WEB Geradores fotovoltaicos O monitoramento de fontes renováveis de energia tem crescido em relevância no cenário nacional, especialmente pela tendência da adoção de arquiteturas descentralizadas de geração (smart-grid). Além dos objetivos de gestão da manutenção, nestes casos o escopo de monitoração remota se amplia para atender requisitos mais amplos, tal como a auditoria de futuros contratos de geração no mercado de energia e a própria manutenção da estabilidade do SIN. A expansão da aplicabilidade do SMGer- GMG para monitoramento de geração distribuída foi estendida ainda mais através da aplicação piloto em geradores solares ilustrados na Figura 6. Foram instalados no IFSC em Florianópolis, SC e na UNISUL em Palhoça, SC, ambas entidades de pesquisa e ensino parceiras da AQTech. FIGURA 6 Aplicação piloto em aerogeradores 7

8 Nestas aplicações piloto o SMGer-GMG monitorou sinais de tensão e corrente dos painéis solares, tensão e corrente das baterias, tensão e corrente de saída do inversor, tensão da rede da concessionária e temperatura ambiente. As leituras destes dados foram armazenadas localmente nos protótipos, transferidas remotamente para o banco de dados no datacenter AQTech e disponibilizadas em sistema WEB para a análise das informações por parte dos usuários Usinas hidroelétricas (UHE e PCHs) A característica de componente plataforma permitiu a aplicação do SMGer-GMG como módulo de aquisição de dados em um produto especializado para atender necessidades de diagnóstico e análise de vibrações em unidades geradoras, conforme Figura 7. O escopo da aplicação envolve a medição de sinais de proxímetros radiais e axiais instalados nos mancais das unidades geradoras, ferramentas de análise de espectro de frequência, gráficos orbitais e operações diversas, como pico, pico-a-pico e RMS, interface supervisória (SCADA), que permite a comparação com a norma ISO e atuação de alarmes de faixas de nível de operação. A captura dos dados é feita de forma automática através de históricos de tendências, sequenciais de eventos e registros temporais dos sinais por meio de gatilhos, e estes são disponibilizados via rede de comunicação. FIGURA 7 Monitoramento de vibrações instalado em UHE e PCHs. O componente SMGer-GMG como solução no monitoramento de vibrações foi aplicado em 9 (nove) unidades geradoras de UHE e PCHs, apresentadas na Tabela 2. TABELA 2 Aplicações SMGer-Vibro 2 Usina Eixo N de UGs Potência da UG Potência total da usina UHE 1 Vertical 3 154,6MW 463,8 MW PCH 1 Horizontal 2 12,8MW 25,6 MW PCH 2 Horizontal 2 10,3MW 20,6 MW PCH 3 Vertical 2 9,8MW 19,6 MW O uso de hardware e software totalmente nacionais e de desenvolvimento próprio representaram uma redução de custos expressiva na solução, garantindo grande desempenho competitivo perante soluções importadas e/ou parcialmente nacionais. A característica flexível do módulo desenvolvido ainda permite a expansão da solução para outros modelos de monitoramento, abrangendo, além da vibração, outras grandezas relevantes no processo de geração de energia. 5. Arquitetura distribuída, evolução e padronização Com um leque amplo de aplicações, o produto resultante do projeto de P&D como componente de aquisição de dados também estabelece uma arquitetura distribuída de aquisição de dados. Por se tratar de uma unidade autônoma com ampla conectividade em rede permite a aplicação em pontos específicos da planta, ou seja, a instalação próxima ao ponto de sensoriamento e a interconexão em rede formando um sistema hierárquico de aquisição de dados distribuída. Essa característica de aquisição de dados distribuída potencializa um novo ciclo de desenvolvimento tecnológico visando atender as necessidades e limitações identificadas no estado-da-arte do monitoramento de geradores de energia. Uma tendência de padronização fica clara no movimento do mercado através da norma IEC61850 que estabelece mecanismos de padronização da interoperabilidade de equipamentos. Também não se pode deixar de lado o objetivo do monitoramento voltado a otimização das rotinas de manutenção das usinas. 8

9 A Figura 8 ilustra a arquitetura estabelecida pela normatização acrescida de uma proposta de uma nova tecnologia para o monitoramento de geradores. Está calcada em mecanismos inteligência aplicada (ou artificial), na formação de data warehouse e de big data, e na constituição de um sistema de BI Bussiness Inteligence que permita a extração de relatórios de inteligência. O objetivo é atender a cadeia de investimentos com a otimização dos planos de manutenção e melhoria da gestão dos ativos de geração. FIGURA 8 Proposta de nova tecnologia baseada na arquitetura da IEC A infraestrutura necessária para implantar o sistema é formada por: 1) Framework em modelo de data warehouse e sistema de BI voltado à otimização de O&M; 2) Algoritmo especializado de processamento de massa de dados para cálculo e mineração de dados (data mining) a partir de armazém de dados (data warehouse), em tempo real, de índices indicadores para otimização de O&M para alimentação do sistema de BI; 3) Unidade e respectivo firmware, do IED - Intelligent Electronic Device para processamento e inteligência no envio/recebimento de dados para fontes externas, consistindo na execução de nós lógicos de alto desempenho da arquitetura. Os dois tipos distintos são o IED para execução de algoritmo intenso em processamento baseado em computação de alto desempenho (HPC High Performance Computing) e o IED para monitoramento de máquina baseado em hardware computacional padrão; 4) Unidade padronizada e respectivo firmware, do módulo de I/O para aquisição de dados distribuída e integração com os IEDs ou outros dispositivos interoperáveis. 6. Conclusões A observação do estado da arte e a experiência dos autores no tema de monitoramento de geradores de energia apontam como tendências tecnológicas: interoperabilidade, processamento de alto desempenho, inteligência aplicada ou artificial, inteligência de negócio, data warehouse e big data. Partindo do conhecimento do estado atual do mercado no Brasil, é perceptível uma distância e lentidão para a adoção do monitoramento de geradores de energia como ferramenta de apoio à transição para filosofias e políticas de manutenção preditiva. A cadeia de investimentos em ativos de geração ainda é fragilizada pelas diferentes visões de negócio e técnicas em que pouco há consenso. A ausência de mecanismos de monitoração integrados ao eixo produtor não permite a coleta de dados e a transformação de informações estratégicas para a otimização do O&M e a maximização dos lucros. Esforços estão sendo impetrados para evoluir o tema e avançar em soluções para o monitoramento de geradores buscando inclusive a normatização técnica. O grupo de trabalho GT-A1-01 Monitoramento de Máquinas Elétricas do CE-A1 Máquinas Rotativas do Cigré-Brasil é uma das principais forças de abordagem do tema no setor elétrico brasileiro. As concessionárias de geração de energia apontam linhas de demanda por monitoramento de geradores a partir da participação em sociedades de propósito específico e dos modelos de operação e 9

10 manutenção terceirizadas. Ficam evidentes as necessidades de ferramentas que permitam o acompanhamento dos ativos de geração, da eficiência do O&M e da lucratividade do modelo de negócio. É fato que as diferentes plantas, empresas, equipes e práticas também demandam um modelo padronizado e uniforme, capaz de comparações entre as distintas formas de gestão dos ativos de geração. Estas informações permitirão a programação de intervenção de manutenção e otimização do O&M, auditorias de contratos (de entrega de energia, de O&M terceirizada ou mesmo de locação no caso dos GMGs), análises de desempenho de soluções inovadoras de geração de energia elétrica, e estudos de estabilidade do sistema elétrico on-grid, dentre outras. Os resultados deste projeto concretizaram uma solução totalmente nacional, com domínio tecnológico completo e baixo custo, concretizando a independência de tecnologia estrangeira para o monitoramento de geradores. O produto SMGer-GMG se estabelece como um componente plataforma em arquitetura distribuída para o setor elétrico brasileiro, com aplicabilidade em grupos motorgerador, geradores eólicos, solares e hidroelétricas de qualquer porte. Por fim, confirma a construção de uma solução com alto grau de nacionalização, quebrando os limites da literatura do estado da arte e do mercado brasileiro. BIBLIOGRAFIA [1] F.L. Freitas, M.P. Ferreira et al., Monitoração permanente de geradores: Abordagem para o diagnóstico preditivo apresentado no Seminário do Estado da Arte em Sistema de Monitoramento Aplicados a Maquinas Rotativas, Brasília, DF, [2] M.P. Ferreira, F.L. Freitas et al., Monitoramento da função geração: Aplicação de modernas técnicas e instrumentos em PCHs e UHEs apresentado na VII Conferência de Centrais Hidrelétricas, CERPCH, São Paulo, SP, [3] HAN, Y.; SONG, Y. H., Condition monitoring techniques for electrical equipment-a literature survey, Power Delivery, IEEE Transactions on, vol.18, no.1, pp.4,13, Jan [4] TAVNER, P.J. Review of condition monitoring of rotating electrical machines. Electric Power Applications, IET. Volume 2, número 4, Páginas: , Julho de [5] M.S. Guimarães, M.P. Ferreira et al., Prática de monitoramento de geradores: um caso bastante completo com execução no contexto de uma PCH, apresentado no VI ENAM Encontro Nacional de Máquinas Rotativas, Taubaté, SP, [6] F.L. Freitas, M.P. Ferreira, T.K. Matsuo, Monitoração remota de ativos: experiências de aplicações piloto em geradores de energia, apresentado no VI ENAM Encontro Nacional de Máquinas Rotativas, Taubaté, SP, [7] B. Borba, F.L. Freitas, M.P. Ferreira, T.K. Matsuo. Otimização de software multiplataforma e crítico em desempenho para monitoração de geradores. Congresso Rio Automação. 2015; [8] F.L. Freitas, M.P. Ferreira et al, Processo de Desenvolvimento de Produto: aplicação em um projeto de P&D dentro do programa ANEEL apresentado no XXIV Seminário Nacional de Parques Tecnológicos e Incubadoras de Empresas em Belém, PA, AGRADECIMENTOS A empresa NYTECH, em nome do Eng. Fernando Pedrassani Costa Neves, pelo apoio na abordagem de otimização do O&M e a toda equipe de P&D da ENDESA, atualmente ENEL, patrocinadores e gestores ativos na execução deste projeto. 10