Estudo de Viabilidade de Aplicação de Retrofit em Religadores Luciene Martins Moura Rodrigues Cemig Distribuição S/A Brasil

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1 Estudo de Viabilidade de Aplicação de Retrofit em Religadores Luciene Martins Moura Rodrigues Cemig Distribuição S/A Brasil Contato autor: /

2 RESUMO O Estudo de Viabilidade de Aplicação de retrofit em Religadores vem apresentar metodologia adotada pela Cemig Distribuição S. A para análise da viabilidade técnica e econômica da implementação de adequação tecnológica em religadores de subestações. Compara os benefícios e perdas com relação à substituição padrão e apresenta os resultados. Com a elaboração de um diagnóstico da situação dos ativos envolvidos é possível investir com maior precisão evitando a perda de equipamentos, reduzindo custos operacionais em manutenções corretivas de equipamentos com altas taxas de falha, baixo desempenho ou no final da sua vida útil. São analisados e comparados os custos de implementação dos modelos de adequação tecnológica disponíveis no mercado e os ganhos na remuneração sobre os investimentos da Distribuidora. Dentre os casos analisados são apontados os equipamentos que apresentam maior possibilidade de ganho do ponto de vista técnico e econômico, verificando também o valor residual e o agregado à base de o ativo em serviço, sobre a qual a empresa é remunerada em processo de revisão tarifária. PALAVRAS CHAVE Adequação Tecnológica, Critério, Custo, Investimento, Manutenção, Retrofit, Substituição. 1. INTRODUÇÃO Este trabalho apresenta a experiência da Cemig Distribuição S. A. (Cemig D) na elaboração de um estudo de viabilidade de aplicação de retrofit de religadores implantada em uma de suas sete gerências regionais de manutenção, uma vez considerados como equipamentos críticos para o processo de operação e manutenção de subestações. O termo retrofit é comumente utilizado na engenharia para designar um processo de modernização de algum equipamento. Nosso trabalho propõe um estudo sobre um modelo de implementação que aumente a eficiência operacional do equipamento e que seja, ao mesmo tempo, rentável sob aspecto da modalidade tarifária do setor de energia elétrica. O sistema da Cemig D é composto por ativos de subestações e linhas de transmissão, com mais de 16 mil quilômetros de linhas de transmissão e 489 subestações de distribuição e de grandes consumidores. Estão instalados cerca de 30 mil equipamentos, onde mais de são religadores de subestações. Estes equipamentos e instalações estão sujeitos a fatores diversos, como obsolescência, queima, quebra distúrbios no sistema elétrico, descargas atmosféricas, furtos e fenômenos naturais, entre outros. Entre os custos decorrentes da falha estão, basicamente, as peças, equipamentos, a mãode-obra necessária ao reparo e, principalmente, o custo da indisponibilidade do equipamento no sistema. O custo da indisponibilidade concentra-se naqueles decorrentes da interrupção do fornecimento de energia, da não-qualidade da energia fornecida, no restabelecimento do consumidor e das penalidades inerentes, com as possíveis conseqüências que afetam a imagem da empresa. 2

3 Sob os aspectos da engenharia de manutenção, surge então a necessidade de se elaborar estudos baseados no aumento do número de ativos e sua respectiva degradação, onde são levados em consideração dados como a importância do equipamento para o processo, o custo da manutenção e de sua reposição, as conseqüências da falha e outros. A elaboração do estudo tornou-se fundamental para o sucesso da manutenção, cumprindo o seu papel junto ao negócio da empresa de forma planejada e organizada. Neste estudo são definidos os equipamentos críticos do processo, os quais necessitam de atenção especial, seja para as substituições ou para a determinação das manutenções, tornando-se a base para as análises de viabilidade econômica com foco nos fatores do mercado financeiro e de remuneração da Agência Nacional de Energia Elétrica ANEEL. No estudo a seguir é apresentada a metodologia de análise onde os dados utilizados são apenas ilustrativos. 2. MODELO DE IMPLEMENTAÇÃO A atualização tecnológica consiste em transferir as funções dos componentes hidráulicos e eletrônicos dos religadores para um relé digital. Os componentes retirados do mecanismo são: temporizadores hidráulicos, bobina série, pistão de bloqueio, cartão de proteção eletrônica, filtro de harmônicos, transformadores de corrente internos, bobina de bloqueio de religamento automático, cames de ajustes de operações, chave de bloqueio de proteção eletrônica, mostrados na Figura I. Figura I Componentes eletromecânicos retirados na adequação 2.1. VANTAGENS DO MODELO As vantagens verificadas no modelo, do ponto de vista técnico e econômico, para o processo de manutenção e operação do sistema, são: Menor custo de desembolso com investimento para a atualização tecnológica em relação ao custo de aquisição de um equipamento novo; Redução de inspeções em alimentadores e de testes operativos indevidos; Redução dos custos de alteração de ajustes; 3

4 Aumento da confiabilidade da proteção dos alimentadores; Permite a investigação da real existência de falhas no alimentador através dos registros de oscilografia; Maior flexibilidade de ajustes para coordenação de proteção; A implementação das modificações é de baixa complexidade; Na Figura II é possível verificar eficiência da aplicação no protótipo Ocorrências com o religador protótipo Instalação Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Figura II Número de Ocorrências com o protótipo após a adequação 2.2. DESVANTAGENS DO MODELO Destacarmos também as desvantagens da aplicação, uma vez que elas serão bases de apoio à análise de casos: A implementação do modelo não garante a extensão da vida útil do equipamento; A aplicação do retrofit não elimina todos os modos de falha verificados nas famílias desses equipamentos. A adequação tecnológica não simplifica a metodologia ou mesmo aumenta o intervalo da manutenção periódica ou sistemática ANÁLISE DOS CASOS A análise casos para a viabilidade técnica e econômica é aplicada em alguns modelos indicados, mediante uma solicitação formal de provimento de recursos para implementação do retrofit à engenharia funcional da Cemig. Dentre os problemas registrados nos equipamentos da amostragem, se destacam aqueles que poderiam ser evitados com o retrofit como: bloqueio indevido do religador (sem defeito na rede) queima/curto circuito no filtro de harmônicos, queima do capacitor do filtro de harmônico, sensor terra danificada ou com falha de atuação, deformação da válvula de tempo morto. Nas notas de falhas e defeitos dos equipamentos usados na amostragem são verificados os percentuais de ocorrências para cada componente como: mecanismos de acionamento, circuitos de supervisão e controle (intrínsecos), filtro de terceiro harmônico, componentes 4

5 eletrônicos. As taxas de ocorrências de falhas e defeitos nesses componentes são mostradas na Figura III. Figura III Texto Código Parte do Objeto Falhado As principais conseqüências desses problemas são constantes descoordenações, desgastes em seu mecanismo interno, dificultando a obtenção de ajustes adequados, baixa confiabilidade na atuação de abertura do equipamento. Os critérios de priorização dos equipamentos relacionados para a aplicação ou substituição são estabelecidos a partir da avaliação dos índices de desempenho dos equipamentos e dos fatores que pontuam o seu grau de obsolescência ou degradação, através de método de apoio multicritério, onde o processo de tomada decisão assume fatores lógicos e históricos, obtidos através de relatórios do sistema ERP (Enterprise Resource Planning) da Applications and Products for Data Processing (SAP R/3), módulo de Manutenção Plant Maintenance (PM) que suporta o planejamento, o processamento e execução dos serviços de manutenção, módulo Contabilidade Financeira (FI) e Contabilidade de Custos (CO), módulos que descrevem a contabilidade financeira e de custos, respectivamente. Ao mesmo tempo, fatores também subjetivos são analisados pelos especialistas em engenharia de manutenção, apresentando consigo a capacidade de agregar todas as características consideradas importantes, inclusive as não quantitativas, com o objetivo de permitir a sistematização do processo de tomada de decisões, sem perdas de contexto técnico na avaliação dos problemas, tais como domínio tecnológico, resultados de ensaios, impactos ambientais e de segurança. Dentre os fatores tangíveis, foram considerados os seguintes aspectos: Custo histórico de manutenção (exceto as manutenções preventivas sistemáticas 1 ); 1 Manutenção executada é executada em intervalos fixos de tempo de vida, ou seja, é executada de tempos a tempos. 5

6 Tipo de ordens atribuídas ao equipamento; Número de ordens (exceto as manutenções preventivas sistemáticas); Número de consumidores atendidos pelo religador; Parte do equipamento falhado; Tempo em serviço; Valor líquido do ativo; Nº. de ocorrências em função de descoordenação. Para cada fator é atribuída uma pontuação que determina a classificação do equipamento quanto à aplicação da atualização: critico ou relativo, conforme somatório de pesos atribuídos na Tabela I. Peso Custo Man. R$ <= 3.000,00 De a 9.000,00 De a > Nº de ordens manutenção corretiva De 1 a 4 De 5 a 6 De 7 a 8 > 8 Natureza da Ordem Outras Diversos Partes falhadas Outras Filtro de Harmônico Tempo em serviço Número de Consumidores Valor líquido do ativo R$ Preventiva não sistemática Componentes Eletro/eletrônicos < 8 anos de 8 a 14 anos de 15 a 20 anos Corretiva Mecanismo de Acionamento Mais de 20 anos Menos de a a Mais de <= Acima de e menor que Acima de e menor que Acima de Ocorrências por descoordenação/ano >= 4 Tabela I Pesos por condição A soma dos pesos determina então, a condição do equipamento: Críticos equipamentos com mais 56 pontos. Relativos equipamentos com mais de 24 e menos 55 pontos. Os equipamentos com menos de 24 pontos são considerados não adequados para o retrofit ou mesmo substituição. 6

7 Nos casos de classificação Relativo, são feitas análises mais detalhadas e focadas nas condições particulares do equipamento e da instalação. Não sendo constatada nenhuma particularidade que exija uma intervenção imediata, o equipamento é descartado da possibilidade de aplicação do retrofit. 3. A VIABILIDADE TÉCNICA X INVESTIMENTO Dentro do escopo de estudos da engenharia de manutenção trataremos apenas os insumos dos processos de manutenção. A análise dos fatores econômicos de mercado não será apresentada aqui, mas é uma ação imprescindível que dever feita pelas as áreas de planejamento corporativo e tarifas da empresa, como ação precedente à defesa de recursos de investimento junto ao conselho de administração. A título de comparação utilizaremos dois casos como exemplo: um equipamento 100% depreciado e outro com um equipamento 20% depreciado. Lembrando que estes são números fictícios, usados apenas para facilitar ilustrar as situações: Investimento necessário para troca de um equipamento por um novo, incluindo instalação: Material R$ ,00 Serviços e Outros R$ 6.800,00 Mão de Obra R$ ,76 Custos internos R$ 3.610,00 Total Desativação: R$ 2.618,00. R$55.706,76 Investimento necessário para adequação tecnológica: Modelo 1 Relé de Proteção + eliminação dos sistemas hidráulicos eletrônicos dos religadores: Material R$ 5.000,00 Serviços e Outros R$ 1.800,00 Custos internos R$ 3.990,00 Total R$ , ANÁLISE DO VALOR LÍQUIDO DOS ATIVOS NA BASE Outro fator que é de suma importância na análise é o valor líquido do ativo na base. Ele irá compor o resultado da remuneração da tarifa sobre o valor do investimento capitalizado: investimento com retrofit ou com a substituição. Exemplo caso 1: Ativo 100% depreciado Valor da substituição do equipamento: R$ ,76 Valor do ativo na base: R$ 0,00 7

8 Valor do ativo capitalizado: R$ ,76 Idade do equipamento: >= 23 anos 2 Expectativa de vida: 0 (final de vida útil) Valor da adequação tecnológica Modelo 1: R$ ,44. Expectativa de vida: Não é possível determinar. Valor líquido do ativo (neste caso apenas o relé) capitalizado: R$ ,44. Uma vez que o ativo substituído está totalmente depreciado o valor de capitalização para a base de remuneração será apenas o do investimento, sem valor líquido residual. Exemplo caso 2: Ativo 20% depreciado Valor da substituição do equipamento: R$ ,76 Valor líquido do ativo na base: 80% Expectativa de vida útil: 18 anos Valor do ativo capitalizado: (R$ ,76 valor líquido residual do ativo substituído na base). O valor residual deverá compor o valor de aquisição, pois o ativo antigo, nesse caso, deve ser baixado da base. Valor da adequação tecnológica Modelo 1: R$ ,44 Valor líquido do ativo na base: 80% Valor dos ativos capitalizados: R$ ,44 + valor líquido do ativo na base Expectativa de vida útil: aproximadamente 18 anos. Existem duas alternativas de capitalização do investimento com o retrofit: 1- Se o relé adquirido for montado junto ao equipamento principal, o religador, de acordo com a nova Nota Técnica nº. 0625/2008, que apresenta as propostas de revisões sobre o Manual de Controle Patrimonial do Setor Elétrico MCPSE, este constituirá uma Unidade de Adição e Retirada na Unidade de Cadastro Religador. Isso implica que sobre o valor do investimento incidirá a mesma taxa de depreciação da classe Religador, que é de 4,3% a.a. 2- Se o relé adquirido for montado junto ao painel da casa de controle, este constituirá uma Unidade de Adição e Retirada da Unidade de Cadastro Painel, Mesa de Comando e Cubículo. Isso implica que sobre o valor do investimento incidirá a taxa de depreciação desta classe, que é de 3% a.a. 2 Tempo de depreciação de um religador de acordo com a Resolução Normativa nº. 240 de 05 de dezembro de 2006, que define a taxa em 4,3% a.a. 8

9 3.2. GANHO DE AQUISIÇÃO DE EQUIPAMENTO NOVO X GANHO DE AQUISIÇÃO DO RETROFIT Primeiramente é preciso analisar os custos de manutenção evitados após a aplicação do modelo proposto. Consequentemente são consideradas as freqüências das falhas e defeitos, passíveis de redução independentemente da alternativa adotada e as não passíveis de redução com a adequação. Dessa forma estabelecemos os seguintes itens: A: Freqüência média de intervenções por manutenção corretiva ou preventiva nãosistemática por equipamento no ano, passível de redução coma substituição ou retrofit; B: Freqüência média de intervenções por manutenção corretiva ou preventiva nãosistemática por equipamento no ano, não passível de redução com o retrofit; C: Custo médio da manutenção corretiva ou preventiva não-sistemática por equipamento no ano; N tempo de vida restante estimado para o equipamento = (23 idade do equipamento); IGP-M - Índice Geral de Preços do Mercado. Custo Operacional Evitado = (A * C* N * (1+ IGPM médio) N Custo Operacional não evitado com o retrofit = (B) * C* N * (1+ IGPM médio) N Ganho de aquisição de equipamento novo = Custo Evitado de Operacional + Remuneração da tarifa sobre o valor do ativo capitalizado Remuneração sobre o valor líquido residual; Ganho com a aplicação do Retrofit = Custo Evitado de Operacional + Remuneração da tarifa sobre o valor do ativo capitalizado - Custo Operacional não evitado com o retrofit. As Figuras IV e V apresentam os resultados dos dados levantados, considerando as alternativas de capitalização 1 e 2: Ganho de uma troca X Ganho de um retrofit Tempo ideal de aplicação Vida útil restante Ganho com o Retrofit Ganho com o Novo Ganho Novo X Retrofit Figura V Gráfico ganho troca X retrofit, alternativa 2 de capitalização 9

10 Outra questão que cabe verificarmos é a relação do valor unitário da troca X valor unitário do retrofit, ou seja, uma vez decidido pela não substituição do equipamento, quantas adequações são possíveis de se fazer com o mesmo recurso? Devem ser considerados, inclusive, os ganhos com a despesa operacional de todos os equipamentos adequados ao modelo e a rentabilidade sobre o mesmo valor do investimento de uma troca. Aplicando um fator de ganho quantitativo à relação anterior observamos um aumento no Ganho com o Retrofit conforme Figura VI. Fator de ganho quantitativo = Investimento com Substituição / Investimento retrofit. Ganho de uma troca X Ganho de N retrofit , , , , , , , , , Tempo ideal de aplicação Vida útil Restante Ganho com a troca Ganho com o retrofit Ganho Novo X Retrofit Figura VI Gráfico ganho troca X retrofit, com fator de ganho quantitativo Ganho de uma troca X Ganho de um retrofit Tempo ideal de aplicação Tempo Vida ideal útil de Restante aplicação Ganho com o Retrofit Ganho com o Novo Ganho Novo X Retrofit Figura IV Gráfico ganho troca X retrofit, alternativa 1 de capitalização 4. CONCLUSÃO O crescimento do consumo de energia elétrica e a ampliação da planta no sistema elétrico nos levam a uma necessidade de avaliação das alternativas para gerir melhor os ativos. Nesse contexto a manutenção deve ser tratada como uma função estratégica na obtenção dos resultados da organização e deve ser direcionada ao suporte do gerenciamento e à solução de problemas apresentados na distribuição de energia e faturamento, lançando a empresa em patamares competitivos de qualidade e produtividade. 10

11 Na busca pelo ponto ótimo, a política de manutenção adotada considerou aspectos como a importância do equipamento para o processo, o custo da manutenção e de sua reposição, as conseqüências da falha, entre outros fatores de desempenho. Foi verificado que dentre os equipamentos da amostragem, o retrofit foi aplicável a equipamentos com idade entre 5 e 10 anos, ou seja, vida útil restante entre 13 e 18 anos, obviamente essa conclusão pode ser colocada apenas para aqueles que apresentaram altas taxas de falha nos componentes hidráulicos e eletrônicos. Para equipamentos com idade superior a 10 anos e baixa taxa de defeito ou falha, o retrofit não foi recomendado. Esse estudo foi adotado como uma ferramenta de tomada de decisão, embasado em fatores quantitativos e qualitativos, reduzindo consideravelmente as possibilidades de perdas técnicas e otimizando os recursos de investimentos, sob os quais as concessionárias de energia elétrica são criteriosamente avaliadas durante os processos de revisão tarifária da ANEEL. Com a implementação de um programa de substituição e reforma de religadores mais eficiente, tornou-se possível intervir antes da perda do equipamento, de tal forma a reduzir os custos operacionais em manutenções corretivas de equipamentos com altas a taxas de falha, baixo desempenho ou em fim de vida útil, garantindo a exploração ótima do ativo sob o ponto de vista técnico e econômico. BIBLIOGRAFIA (1) GOMES, L.F.M.A.: ARAYA, M. C. G & CARIGNANO, C. Tomada de decisões em cenários complexos. São Paulo: Pioneira, (2) KARDEC, Alan& NARSCIF, Júlio. Manutenção função estratégica. Rio de Janeiro, Qualitymark, (3) MONCHY, François. A função manutenção formação para gerência da manutenção industrial. São Paulo: Editora Durban,