ANÁLISES DE CUSTOS NA GESTÃO DA MANUTENÇÃO E REPAROS EM OFICINA DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA

ANÁLISES DE CUSTOS NA GESTÃO DA MANUTENÇÃO E REPAROS EM OFICINA DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA Área: 1 - GESTÃO DA PRODUÇÃO Sub-Área: 1.5 - GESTÃO DA MANUTENÇÃO BRUNO COSSE PEDROSO - bruno.cosse23@gmail.com UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS - UFG ANDRÉ PEREIRA MARQUES - andre.pm@celg.com.br CELG DISTRIBUIÇÃO S.A - CELG D CACILDA DE JESUS RIBEIRO - cacildaribeiro@gmail.com UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS - UFG JOSÉ ANTÔNIO MARTINS COURY - jose.am@celg.com.br CELG DISTRIBUIÇÃO S.A. - CELG D LEONARDO DA CUNHA BRITO - brito.lc@gmail.com UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS - UFG Resumo: A MANUTENÇÃO E REPAROS COM QUALIDADE EM TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA EQUIPAMENTOS DE CUSTO ELEVADO E ESTRATÉGICOS PARA O SISTEMA ELÉTRICO SÃO DE VITAL IMPORTÂNCIA PARA RESTAURAR SUAS CONDIÇÕES DE FUNCIONAMENTO, BEM COMO NA PRESERVAÇÃO EE EXTENSÃO DE SUA VIDA ÚTIL. VISANDO CONTRIBUIR COM A GESTÃO DA MANUTENÇÃO, COM OS ESTUDOS SOBRE A VIABILIDADE ECONÔMICA DA MANUTENÇÃO E DOS REPAROS EM OFICINA DESTES EQUIPAMENTOS, ESTE ARTIGO TEM COMO OBJETIVO REALIZAR UMA ANÁLISE QUANTITATIVA E QUALITATIVA ENVOLVENDO OS CUSTOS, APRESENTANDO DADOS ESTATÍSTICOS DO PERÍODO DE 2007 A 2016 (DEZ ANOS), EM FUNÇÃO DA TENSÃO NOMINAL, DA POTÊNCIA, E DA IDADE DESTES EQUIPAMENTOS. OS RESULTADOS DESTE TRABALHO, REFERENTE A TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, SÃO CONCERNENTES A ANÁLISES DOS CUSTOS MÉDIOS DE MANUTENÇÃO E REPAROS ESCALONADOS POR SUBCATEGORIAS, TAIS COMO: REPAROS GERAIS, REPARO PRINCIPAL, APLICAÇÃO DE VÁCUO, SECAGEM DA PARTE ATIVA, ENCHIMENTO COM ÓLEO, ENSAIOS ELÉTRICOS E PINTURA. É APRESENTADO ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA POR MEIO DA COMPARAÇÃO DOS CUSTOS DE MANUTENÇÃO E REPAROS LEVANDO-SE EM CONTA A IDADE DOS EQUIPAMENTOS COM O PREÇO MÉDIO DE AQUISIÇÃO DOS MESMOS. Palavras-chaves: CUSTOS, GESTÃO DA MANUTENÇÃO, REPAROS, TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA

ANALYSES OF COSTS IN THE MAINTENANCE MANAGEMENT AND REPAIRS IN WORKSHOP OF POWER TRANSFORMERS Abstract: THE MAINTENANCE AND REPAIRS OF POWER TRANSFORMERS WITH QUALITY EQUIPMENTS WITH HIGHER AND STRATEGIC COSTS FOR THE ELECTRICITY SECTOR ARE VITAL IMPORTANCE TO RESTORE THEIR OPERATING CONDITIONS, AS WELL AS TO PRESERVATION AND EXTENSION OF TTHEIR USEFUL LIFE. TO CONTRIBUTE TO THE MAINTENANCE MANAGEMENT, WITH THE STUDIES OF ECONOMIC VIABILITY OF MAINTENANCE AND REPAIRS IN WORKSHOP FOR THIS EQUIPMENT, THE AIM OF THIS ARTICLE IS MAKE AN QUANTITATIVE AND QUALITATIVE ANALYSIS INVOLVING THE COSTS, FEATURING STATISTICS FOR THE PERIOD 2007-2016 (TEN YEARS), ACCORDING TO THE RATED VOLTAGE, THE POWER AND THE AGE OF THIS EQUIPMENT. THE RESULTS OF THIS WORK RELATING TO POWER TRANSFORMERS ARE FOR DEVELOPMENTS OF ANALYSIS OF AVERAGE COSTS ACCORDING TO THE SUBCATEGORIES OF THE MAINTENANCE (GENERAL REPAIRS, MAIN REPAIR, PAINT, ELECTRICAL TESTS, VACUUM APPLICATION, FILLING AND DRYING OF THE ACTIVE PART). SO, SHOWING ECONOMIC VIABILITY BY COMPARING THE COSTS, THE AVERAGE ACQUISITION PRICE AND THE AGE OF THESE EQUIPMENTS. Keyword: COSTS; REPAIRS; MAINTENANCE MANAGEMENT; POWER TRANSFORMERS 2

1. Introdução Ao longo da vida útil do transformador de potência se faz necessário o acompanhamento e, quando necessário, a realização de manutenções e reparos adequados para se manter a confiabilidade dos mesmos em níveis aceitáveis durante este período [1]. Na Oficina Eletromecânica do Departamento de Engenharia e Controle da Manutenção da Celg Distribuição são realizadas manutenções corretivas e preventivas em transformadores, autotransformadores, conjuntos de medição, transformadores de corrente, transformadores de potencial, disjuntores, chaves à óleo, religadores, reguladores de tensão e buchas, dentre outros equipamentos. Porém, este estudo concentra-se em uma análise financeira dos custos de manutenção referentes aos reparos em oficina dos transformadores e autotransformadores de potência da empresa, denominados ambos, neste trabalho, de transformadores de potência ilustrados na Figura 1, apresentando dados estatísticos referentes ao período de 2007 a 2016 (dez anos). (a) (b) FIGURA 1 Transformador de potência: a) em operação na subestação de energia elétrica; e b) em manutenção na oficina eletromecânica da concessionária de energia elétrica. Nesse sentido, os objetivos deste artigo, referentes à gestão de manutenção e reparos de transformadores de potência, são: a) análise da viabilidade econômica da manutenção comparando-se os custos de reparos com o preço médio de aquisição de equipamento novo, levando-se em conta a idade, a expectativa de vida útil média, estimada para estes equipamentos com base estatística, e, consequentemente, a vida remanescente estimada do equipamento a ser reparado; e b) análise, por tensão nominal elétrica, dos custos médios de reparos dos equipamentos em função das subcategorias de manutenção. 3

Ressalta-se que as contribuições deste trabalho objetivam subsidiar as equipes de manutenção em tomadas de decisão, proporcionando estas análises destes importantes equipamentos para o setor elétrico. De uma forma geral, pode-se afirmar, com boa precisão, que a idade média atual do parque instalado no sistema elétrico brasileiro de equipamentos se aproxima dos 30 anos, e que, destes, aproximadamente 65% encontram-se com mais de 25 anos de uso e, além disso, que as condições operativas do sistema nacional estão cada vez mais severas [1]. Todos estes fatores indicam uma necessidade crescente de se manter o sistema elétrico em condições confiáveis o que é hoje a questão principal, e a um custo viável, devido a enormidade e complexidade do sistema. Portanto a opção de se fazer reparos em vez de se comprar um equipamento novo pode ser uma opção atraente e vantajosa estratégica e economicamente falando principalmente se feita com planejamento adequado [1]. Reparos em campo, ou seja, realizados no próprio local de instalação do equipamento como subestações de energia, nem sempre são viáveis tecnicamente. Nestes casos, as opções são: fazer os reparos dos transformadores em uma fábrica ou em oficina do proprietário do equipamento, devendo ser levando em conta, no cômputo dos custos, as despesas com transporte. Algumas empresas possuem oficina própria para reparos em equipamentos de médio e grande porte, normalmente localizada em um ponto estratégico para facilitar a logística de transporte e reduzir custos. Esta alternativa pode ser, muitas vezes, a mais viável, apresentarem menores custos, tanto de transporte como de reparos, quando comparados a opção de se fazer em uma fábrica [1]. Segundo estudos realizados [2], muitos fatores devem ser levados em consideração na avaliação de custo da vida econômica do transformador, tais como a taxa de falhas, benefícios dos equipamentos e estratégias de manutenção. De acordo com [3], a vida econômica de um transformador divide-se em três seções: operação, manutenção e retirada definitiva de operação. O fim da vida econômica ocorre quando os benefícios da retirada definitiva de operação do equipamento ultrapassam os ganhos com manutenção do mesmo. Na literatura existente, por exemplo [1-11], são apresentadas algumas informações sobre metodologias para levantamento do perfil de custos de equipamentos, porém há lacunas referentes à precisão na coleta dos dados e escassez de informações sobre detalhes contábeis, por 4

o que dificulta a classificação final dos custos de manutenção. Sendo assim, tem-se como motivação o desenvolvimento deste trabalho, visando complementar estas abordagens e os estudos realizados, mostrando-se um método de análise eficiente para a gestão de manutenção destes ativos físicos, para as práticas de manutenção e ainda para dar suporte a decisões de aquisição de novos equipamentos, ao invés de repará-los, se for o caso. 2. Análise de custos na gestão da manutenção e reparos em oficina de transformadores de potência 2.1 Manutenções e reparos realizados em um período de dez anos (2007-2016) na oficina As informações financeiras foram classificadas em duas categorias principais, que são os custos com mão de obra e os custos com materiais, que se dividem nas seguintes subcategorias: reparos gerais, reparo principal, aplicação de vácuo, enchimento com óleo e secagem da parte ativa, ensaios elétricos e pintura. O reparo principal caracteriza-se pelo motivo principal da retirada do equipamento de operação para manutenção, como, por exemplo, danos em enrolamentos por curto-circuito, disrupção dielétrica em buchas, danos em comutadores de derivação em carga etc, estando usualmente associado a falhas. Os reparos gerais caracteriza-se por correções de defeitos nos componentes (problemas de vedações ressecadas com vazamentos de óleo, válvulas emperradas corrosões etc) ou ainda tratamentos de óleo, que não impedem o funcionamento do equipamento, porém, em condições precárias. Outros dados foram coletados, como o tempo efetivo de reparo principal e relações de custos por potência para auxiliar na modelagem matemática desenvolvida. É importante ressaltar que a análise de custos deste artigo baseou-se em estudos de casos de setenta e dois (72) procedimentos de manutenção e reparos de transformadores em oficina ocorridos durante um período de dez anos (2007-2016). Os transformadores de potência analisados tinham tensão nominal de 34,5 kv, 69 kv e 138 kv e potência nominal de 1 a 33,25 MVA. Foi feita uma comparação normalizada, considerando a inflação média do dólar americano durante o período de coleta de dados, entre os custos e preços de aquisição dos transformadores de potência. Na Figura 2) é representado o número de manutenções e reparos de transformadores de potência, realizadas no período de dez anos. Verificou-se que ocorreram aproximadamente 15 manutenções e reparos de transformadores em oficina por ano (cálculo: 14,7/ano). 5

FIGURA 2 - Número de manutenções e reparos em oficina em transformadores de potência, no período de dez anos (2007 e 2016). Fonte: próprio autor (2017). 2.2 Análise dos custos de acordo com a idade dos transformadores A análise quantitativa dos custos de manutenção é realizada em função da tensão nominal, da potência e da idade do equipamento. Complementa a análise realizada neste estudo os resultados das porcentagens de custos de subcategorias da manutenção, dos gastos médios por tensão nominal, e comparativos entre o preço de aquisição e os custos com manutenção e reparos em oficina de acordo com a idade dos transformadores. A análise dos procedimentos de manutenção e reparos dos 72 casos em oficina possibilitou fazer-se comparação entre os custos de manutenção e reparos e o preço de aquisição de novos transformadores de potência por tensão nominal, em dólares, considerando a cotação de 20 de dezembro de 2016 e a inflação da moeda durante o período de coleta de dados, os quais são representados na Figura 3. Constatou-se que os equipamentos de 69 kv apresentaram custos 18,70 % mais elevados em relação à equipamentos de 34,5 kv e que os transformadores de 138 kv apresentaram custos de 22,14 % mais elevados em relação à transformadores de 69 kv. 6

FIGURA 3 - Comparativo não adequado entre as médias de custos totais por tensão nominal dos transformadores e o preço médio de aquisição. Fonte: Próprio autor (2017). Os custos de manutenção e reparos corresponderam a 18,28 %, 10,19 % e 8,27 % do preço médio de aquisição de um transformador novo (no mercado brasileiro) para equipamentos de 34,5 kv, 69 kv e 138 kv, respectivamente. Logo, em uma análise simplista, se poderia imaginar que os custos da manutenção e reparos equivaleriam, em média, a 12,25 % do preço de aquisição de novos transformadores. Entretanto, não é condizente realizar esta análise comparativa entre preço de aquisição de transformadores novos e custos de manutenção e reparos de transformadores usados uma vez que a idade destes equipamentos não estaria sendo considerada na análise. Alguns fabricantes chegam até mesmo a afirmar que os reparos em um equipamento são viaveis se os custos forem inferiores a 60 % do preço de aquisição de um novo, o que é muito impreciso [11]. Na sequencia, são apresentados resultados atinentes aos casos estudados. Para se ter uma visão global do estudo realizado, são apresentados valores médios (concernentes aos 72 casos), entretanto, nas tomadas de decisão diária, recomenda-se fazer a análise individual para cada transformador, caso a caso. A expectativa de vida útil média e idade média, de acordo com [10, 11], e expectativa de vida útil média remanescente, em anos, dos transformadores analisados neste estudo são apresentadas na Tabela 1. A expectativa de vida remanescente consiste na diferença entre a expectativa de vida útil média e a idade do equipamento, ou seja, indica a quantidade de anos 7

que o transformador provavelmente ainda poderia permanecer em operação continuamente. Constatando-se na Tabela 1 que a expectativa remanescente dos equipamentos de 69 kv e 138 kv indicam 8,5 e 9,9 anos restantes de operação, respectivamente. Enquanto que, os de 34,5 kv apontam expectativa remanescente indeterminada, visto que a idade do equipamento ultrapassou a expectativa de vida útil média em 5,5 anos (sobrevida do transformador). TABELA 1 Expectativa de vida útil, idade e expectativa de vida útil remanescente médias dos equipamentos Tensão nominal 34,5 kv 69 kv 138 kv Expectativa de vida útil média de transformadores (anos) 26,7 34,6 42,0 Idade média dos transformadores analisados (anos) 32,2 26,1 32,1 Expectativa de vida útil média remanescente dos transformadores analisados (anos) -5,5* 8,5 9,9 *Nota: valor equivalente à sobrevida (ultrapassou a vida útil média esperada) Fonte: Marques et al. (2004) Por meio da expectativa de vida útil média e da vida remanescente estimada, realizouse o comparativo de custo por ano entre o preço médio de aquisição e custos médios de manutenção e reparos em oficina com base na idade dos equipamentos, ou seja, comparandose o custo de reparo para cada ano de vida remanescente do transformador usado com o custo de aquisição de cada ano de vida de um novo. Esta análise comparativa destaca-se por ser mais condizente com a realidade e condições de aquisição, operação e manutenção destes equipamentos por se estar comparando custos por ano de vida. Na Figura 4 observa-se que os custos médios de manutenção por expectativa de vida útil média remanescente dos transformadores de 69 kv e 138 kv equivalem à 41,05 % e 35,07 % do preço médio de aquisição de um novo (com expectativa de vida útil média plena), respectivamente. Entretanto, para os equipamentos de 34,5 kv, os custos médios de manutenção por expectativa remanescente não fazem mais sentido, pois estes equipamentos ultrapassaram a expectativa de vida útil, ou seja, não há expectativa de vida remanescente. Para estes equipamentos, não seria viável, portanto, fazer-se a manutenção e reparos do ponto de vista econômico, conforme é ilustrado na figura. Entretanto, vale ressaltar que do ponto de vista estratégico e de necessidade e importância para o sistema, alguns equipamentos, dentre os de 34,5 kv, que foram considerados ainda íntegros, em uma análise de engenharia de manutenção, foram reparados. 8

FIGURA 4 - Comparativo entre o preço médio de aquisição por ano de expectativa de vida útil média e custos médios de manutenção por ano expectativa de vida útil média remanescente dos transformadores analisados. Fonte: próprio autor (2017). 2.2 Análise dos custos de acordo com a tensão nominal elétrica do transformador As porcentagens de custos foram calculadas de acordo com o procedimento de manutenção ou reparos realizados, por tensão nominal: pintura, reparos gerais, reparo principal, ensaios elétricos, aplicação de vácuo, enchimento e secagem por meio do óleo. Os transformadores de 34,5 kv e 69 kv apresentam 88,03 % e 75,73 % dos custos, concentrados em reparos principais e gerais, de acordo com a Figura 5a) e 5b), respectivamente. Além disso, constata-se que, estes equipamentos apresentam elevados gastos com reparo principal. Enquanto, os equipamentos de 138 kv, mostrados na Fig. 8 c), possuem elevados gastos com reparos gerais e aplicação de vácuo, enchimento e secagem por meio do óleo (71,45 % dos custos médios de manutenção). 9

a) b) c) FIGURA 5 - Custos médios com manutenção e reparos em oficina de transformadores de: a) 34,5 kv; b) 69 kv; e c) 138 kv. Fonte: próprio autor (2017). 3. Considerações finais Neste estudo são apresentados resultados significativos para se analisar a distribuição de recursos e das atividades da área de manutenção e reparos em oficina de transformadores de potência, com a análise dos custos de futuros procedimentos como reparos gerais, secagem por meio do óleo mineral isolante, aplicação de vácuo, enchimento e pintura destes equipamentos. Como diferencial, destaca-se a análise comparativa entre os custos médios e os preços de aquisição de transformadores, por tensão nominal elétrica, onde se confirmou a viabilidade 10

econômica dos reparos em oficina. Uma vez que os custos médios de manutenção por ano de expectativa de vida útil média remanescente dos transformadores de 69 kv e 138 kv equivalem à 41,05 % e 35,07 % do preço médio de aquisição por expectativa de vida útil média (por ano), respectivamente. Entretanto, para os equipamentos de 34,5 kv, observou-se que, do ponto vista economico, não sereia viavel fazer-se reparos nos mesmos. Entretanto, em função de questão estratégica e necessidade e importânica para o sistema, forma reparados os que foram considerados integros em uma análise de engenharia de manutenção. Portanto, este trabalho auxilia nas tomadas de decisão no que diz respeito ao planejamento das atividades (mão de obra, tempo de serviço e materiais necessários versus custos), e à viabilidade econômica, verificando se compensa realizar a manutenção no transformador de potência. Concluindo-se assim, a importância de manter uma equipe especializada dentro das concessionárias de energia elétrica que contribuem com o rápido restabelecimento do equipamento e disponibilização para a operação no sistema. Referências [1] CIGRÉ WG A2.50, Guia de Manutenção para Transformadores de Potência, Brasil, 2013. [2] YU, J. L.; WANG, C. F.; ZHANG, B. Economic life evaluation of power transformer in service. Proceedings of the CSU-EPSA, vol. 22, no. 3, pp. 86 90, 2010. [3] COSTA, L. A. N.; LIMA, G. A.; BOSSOLAN, R. P.; FREITAS, I.; DOTTO, F. Metodologia para resolver problemas na aquisição de custos na manutenção em programa de gestão econômica de ativos. Congresso Brasileiro de Manutenção, v. 141, Rio de Janeiro, 2012. [4] ZHOU, L.; WANG, Y.; LI, Y.; ZHU, M.; DU, X. A maintenance decision optimization method based on life cycle cost of converter transformer. 2016 IEEE Electrical Insulation Conference (EIC), pp. 288-291, Montreal, QC, 2016. [5] LIU, Z.; YAO, J.; YAN, G. Substation Project Life Cycle Cost Evaluation. China Electric Power Press, Beijing, 2012. [6] JEROMIN, I.; BALZER, G.; BACKES, J.; HUBER, R. Life cycle cost analysis of transmission and distribution systems. IEEE Bucharest Power Tech Conference, Bucharest, Romania, 2009. [7] GREENCE, L. E.; SHAW, B. L. The steps for successful life cycle cost analysis. IEEE 1990 National Aerospace and Electronics Conference - NAECON, vol. 3, pp. 1209-1216, Dayton, Ohio, 1990. 11

[8] DUCHARME, C.; DA SILVA, A. P. A. Modelagem e Otimização do Programa de Manutenção de Transformadores de Potência. Seminário Nacional de Produção e Transmissão de Energia Elétrica SNPTEE, Brasília, vol. 1, pp. 1-7, 2013. [9] ZHANG, Y. Y. Study on life cycle cost based maintenance decision making for power transformers considering condition assessment and insulation life assessment. Ph. D. dissertation, School of Electrical Engineering, Chongqing University, Chongqing, China, 2014. [10] MARQUES, A. P.; MARQUES, F. P. Software CTransf - Carregamento de Transformadores, modelagem térmica. Versão 2.5, Goiânia, 2001. [11] MARQUES, A. P. Eficiência energética e vida útil de transformadores de distribuição imersos em óleo mineral isolante. Dissertação de Mestrado - Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação, Universidade Federal de Goiás. Goiânia, Brasil, 2004. 12