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nobreak estáticos
Tipologia: Teses (TCC)
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Monografia apresentada como requisito final para a conclusão do MBA em Engenharia de Manutenção da Universidade Federal do Rio de Janeiro.
Orientador: Rogério Arcuri Filho, M.Sc.
Rio de Janeiro 2010
ii
Monografia apresentada como requisito final para a conclusão do MBA em Engenharia de Manutenção da Universidade Federal do Rio de Janeiro.
Aprovada em ____ de ______________ de 2010
Rogério Arcuri Filho, M.Sc.
José Haim Benzecry, D.Sc
iv AGRADECIMENTOS
Ao mestre Rogério Arcuri Filho, por seus ensinamentos e conselhos claros, precisos e consistentes, pelo seu incansável prazer em produzir, compartilhar e divulgar conhecimentos, e pela orientação científica, paciência, incentivo e amizade que demonstrou aos alunos do MBA-ENGEMAN e na realização deste TCC.
Aos nossos estimados mestres do MBA-ENGEMAN, que não pouparam esforços para compartilhar seus saberes acadêmicos e experiências profissionais, assim como pelos ensinamentos e orientações que estão mudando paradigmas e a maneira de pensar a Manutenção no Brasil.
Aos novos amigos e colegas da 23ª turma do MBA-ENGEMAN, que compartilharam seus conhecimentos e experiências profissionais ao longo de toda a trajetória do Curso.
v
“ Não há ensino sem pesquisa e pesquisa sem ensino. Ensinar não é transferir conhecimentos, mas criar as possibilidades para sua própria produção ou a sua construção. Quem ensina aprende ao ensinar e quem aprende ensina ao aprender ” Paulo Freire Pedagogia da Autonomia: Saberes Necessários à Prática Educativa.
vii ABSTRACT
This study investigates the mechanisms by which the methodology application of Reliability Centered Maintenance (MCC) in UPS systems for medium and large companies can benefit businesses. UPS systems are essential to the production processes of enterprises. The qualification of the professionals who maintain systems for emergency power supply is another vital point. It is therefore necessary to deploy new methods of maintenance to replace the traditional methods that no longer meets the technological advancements that are incorporated into this type equipment. In this vein, the paper presents two examples of the implementation of MCC in UPS systems for medium and large plants employed in the sectors of petroleum and chemical industries, showing the technical and economic advantages resulting from the use of this methodology.
Keywords: Maintenance, UPS Systems, Outsourced, Parallel UPS, Reliability.
viii LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Diagrama de blocos do sistema no-break 21
Figura 2 Diagrama de blocos do sistema no-break configuração singela 23
Figura 3 Sistemas no-break de 80 kVA e 40 kVA GE Digital 24
Figura 4 Sistema no-break de 150 kVA Mitsubishi Electric 24
Figura 5 Diagrama de blocos dos sistemas no-break ligados na configuração redundante isolado 26
Figura 6 Diagrama de blocos dos sistemas no-break ligados na configuração paralelo ativo 28
Figura 7 Padrões de modos de falha 32
Figura 8 Diagrama de decisão para priorização de modos de falha 38
Figura 9 Diagrama de decisão para seleção de tarefas 41
x LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
AFF Análise de Falhas Funcionais
CA Corrente Alternada
CC Corrente Contínua
CLP Controlador Lógico Programável
CPD Centro de Processamento de Dados
CS Chave Seccionadora
CTA Chave de Transferência Automática
DJ Disjuntor
FAA Federal Aviation Authority
FMEA Failure Mode and Effects Analysis (Análise de Modos e Efeitos de Falhas)
IEC International Electrotechnical Commission
MC Manutenção Corretiva
MCC Manutenção Centrada em Confiabilidade
MPBC Manutenção Preventiva Baseada na Condição
MPBT Manutenção Preventiva Baseada no Tempo
MSG Maintenance Steering Group
MTBF Mean Time Between Failure (TMEF – Tempo Médio Entre Falhas)
MTTR Mean Time To Repair (TMPR – Tempo Médio Para Reparo)
NBK No-Break
QDGE Quadro de Distribuição Geral de Energia
QDPE Quadro de Distribuição Parcial de Energia
xi
RCM Reliability-Centered Manintenance
SDCD Sistema Digital de Controle Distribuído
TDF Teste de Detecção de Falhas Ocultas
TPM Total Productive Maintenance
TR Transformador de Tensão
UPS Uninterruptible Power System
USCA Unidade de Supervisão de Corrente Alternada
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1 INTRODUÇÃO
O no-break é um sistema eletro-eletrônico que converte energia elétrica na forma de corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC) e vice-versa. A forma de onda na saída do no-break é do tipo senoidal, estabilizada em tensão e frequência. Os sistemas n o-break são empregados para alimentar equipamentos eletro-eletrônicos sensíveis as interrupções, variações e distúrbios elétricos. A energia elétrica distribuída pelas concessionárias aos consumidores brasileiros, em muitos locais, não é de boa qualidade. Os problemas elétricos mais comuns são as variações de tensão e frequência, ruídos espúrios, baixo fator de potência e frequentes cortes no fornecimento de energia. Diante desta realidade, as empresas brasileiras são obrigadas a investir em sistemas alternativos de energia. Os sistemas no-break e os grupos geradores são os equipamentos indicados para atender este segmento de consumidores. Assim, este estudo objetiva investigar os mecanismos pelos quais a aplicação da metodologia da Manutenção Centrada em Confiabilidade (MCC) em sistemas no-break de médio e grande porte poderá beneficiar as empresas. Para ilustrar a hipótese do estudo, foram selecionadas duas grandes empresas dos setores de petróleo e indústria química que utilizam estes equipamentos. O objetivo é reduzir ou eliminar a vulnerabilidade operacional, aumentar a disponibilidade dos equipamentos e reduzir o tempo de parada. Nos dois casos relatados, existem diversos pontos críticos a serem superados.
O primeiro caso trata de uma grande fábrica brasileira do setor químico, a sua sede administrativa e fabril está instalada na cidade do Rio de Janeiro. Os seus equipamentos de informática, automação, controle de qualidade, CPD, CLP e SDCD são alimentados por dois sistemas no-break de 40 kVA e 150 kVA, ambos operando na configuração singela, ou seja, cada sistema no-break alimenta quadros de distribuição elétrica distintos, que por sua vez, alimentam cargas distintas. Na ocorrência de falha ou avaria de um sistema no-break, parte das cargas ficará fora de operação e, consequentemente, parte da fábrica também ficará fora de operação. Os prejuízos financeiros, materiais e ambientais são incalculáveis. A retomada de operação não ocorre de forma imediata, pois alguns equipamentos exigem procedimentos de partida complexa, o que pode demorar algumas horas.
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automaticamente de dois grupos geradores. Na ocorrência de uma falha ou corte no fornecimento de energia elétrica da concessionária, os no-break continuarão recebendo energia dos grupos geradores até o retorno da energia da concessionária. A autonomia do sistema depende apenas do abastecimento de combustível dos grupos geradores. A empresa também adotou a política de manter um estoque adequado de sobressalentes para os seus sistemas no-break.
Em ambos os casos, a Manutenção é desenvolvida segundo os parâmetros tradicionais. As duas empresas optaram por não ter funcionários próprios treinados em sistemas no-break, com sua manutenção sendo terceirizada por meio de uma empresa especializada em sistemas de energia. A manutenção preditiva é realizada mensalmente, com a preventiva sendo semestral no primeiro caso, durante as paradas programadas da fábrica, enquanto que no segundo caso possui uma periocidade trimestral.
O estudo objetiva demonstrar que a implantação do Método de Manutenção Centrada em Confiabilidade irá contribuir para a mudança da cultura da Manutenção dos sistemas no- break de médio e grande porte nos casos abordados. A aplicação dos conceitos da MCC irá permitir a implantação de novas configurações operacionais e novas políticas de manutenção para reduzir a vulnerabilidade operacional. No caso de falha ou avaria dos sistemas no-break, o tempo de paralisação será minimizado ou até reduzido a zero, reduzindo os custos de manutenção, aumentando a segurança dos usuários e do meio ambiente, afastando situações que provoquem lucro cessante, e o comprometimento na imagem das empresas no mercado, o que provocaria prejuízos para os acionistas e os colaboradores.
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1.2 JUSTIFICATIVA DO TEMA
O sistema no-break é responsável pelo fornecimento de energia elétrica ininterrupta, estabilizada em tensão e frequência. A energia elétrica gerada pelo sistema no-break é empregada para alimentar equipamentos eletro-eletrônicos sensível as interrupções, variações e distúrbios elétricos. A energia elétrica distribuída para os consumidores brasileiros, em muitos locais, ainda não é de boa qualidade. Os problemas elétricos mais comuns são as variações de tensão e frequência, ruídos espúrios, baixo fator de potência e frequentes cortes no fornecimento de energia. Diante desta realidade, as empresas brasileiras são obrigadas a investir em sistemas alternativos de energia. Os sistemas no-break e os grupos geradores são os equipamentos indicados para atender este segmento de consumidores. O parque brasileiro de sistemas no-break de médio e grande porte é um dos maiores do mundo. O mercado brasileiro é abastecido atualmente por 36 empresas nacionais e 30 empresas multinacionais. (ARAÚJO, 2005). Atualmente são fabricados sistemas no-break trifásicos que atingem a potência de 1.200 kVA, podendo-se, com este tipo de equipamento, ligar até 6 unidades na configuração paralela redundante ativa. Essa técnica aumenta a confiabilidade e a disponibilidade do sistema.
19 O quadro 2 apresenta os fatores de criticidades para a empresa de petróleo que são consideradas para enquadrar e justificar a utilização do método MCC em sistemas no-break de médio e grande porte.
FATORES DE SELEÇÃO (^) MÁXIMA CRITICIDADEMÉDIA MÍNIMA
S SEGURANÇA E MEIO AMBIENTE
Danos graves ao Pessoal, Público e/ou Meio Ambiente. (Vazamento de combustível nos tanques dos geradores)
Risco moderado de acidente e/ou contaminação (Vazamento de ácido sulfúrico das baterias)
Não há risco para o Pessoal, Público e/ou Meio Ambiente
Q (^) PRODUTO FINALQUALIDADE DO
A interrupção de energia durante a produção, afeta muito a qualidade do produto
A qualidade do produto é afetada por conta das variações de energia da concessionária e dos geradores
Não há efeitos sobre a qualidade do Produto/Serviço
D DISPONIBILIDADE DE PRODUÇÃO
A falta de energia dos no-break e dos geradores provoca a interrupção total da Produção
Interrupção parcial ou redução da produção, parte da carga é mantida alimentada pelo sistema no-break
Não há perda de produção(redundância e/ou equipamento reserva)
C (^) PRODUÇÃO E REPAROCUSTOS DE
**_Custo da Produção afetado e/ou Custo de Reparo
R$ 70.000,_**
O custo da Produção não é afetado e /ou Custo de Reparo 1.000 ≤≤≤≤ CR ≤≤≤≤ 70.
O custo da Produção não é afetado e/ou Custo de Reparo < R$ 1.000, F FREQUÊNCIA DE FALHAS (MTBF) MTBF < 6 meses 6 m ≤ MTBF ≤ 12 m MTBF > 12meses
M (^) MANUTENABILIDADE
MTTR > 4 horas e /ou Custo > CUSTO > R$ 1.000,
1 h ≤ MTTR ≤ 4 h R$ 500,00 ≤≤≤≤ Custo ≤≤≤≤ R$ 1.000,
MTTR < 1 hora Custo < R$ 500,
Quadro 2: Matriz de priorização da criticidade de sistemas no-break da empresa de petróleo Fonte: Adaptado de Arcuri Filho (2009)
Conforme assinado em itálico na matriz apresentada no quadro 2, a empresa do setor de petróleo apresenta enquadramentos nas criticidades máximas nos fatores segurança e meio ambiente, qualidade do produto final, disponibilidade de produção e custos de produção e reparo. Os fatores de frequência de falhas e manutenabilidade enquadram-se nas criticidades mínimas.
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1.3 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO
O estudo se desenvolve em cinco capítulos, onde o primeiro (Introdução) aborda aspectos introdutórios gerais sobre o tema. No segundo capítulo (Conceitos sobre o sistema no-break ), apresenta uma descrição do funcionamento do sistema no-break e os tipos de configurações de paralelismo destes equipamentos. No terceiro capítulo (Evolução da Função Manutenção), é apresentado um breve histórico, onde procura-se estabelecer cronologicamente o processo evolutivo da Função Manutenção. Ainda neste capítulo, é apresentada a fundamentação teórica e os detalhamentos dos conceitos e definições da MCC. No quarto capítulo (Aplicação da MCC em sistemas no-break de médio e grande porte), detalham-se as análises de falhas funcionais (AFF) e FMEA dos casos abordados, aplicação dos diagramas de decisão a listas das tarefas e planos de manutenção, resultados esperados e a análise comparativa dos dois casos abordados. No quinto e último capítulo (Conclusões), são apresentadas as considerações sobre os objetivos formulados, as análises conclusivas e os comentários sobre o modelo proposto.
O sistema no-break é um equipamento eletro-eletrônico que converte energia elétrica na forma de corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC) e vice-versa. O sistema no- break também é denominado UPS (Uninterruptible Power System). A tensão de saída do no- break é do tipo senoidal, estabilizada em tensão e frequência. A energia elétrica fornecida pelo sistema no-break é empregada para alimentar equipamentos elétricos e eletrônicos sensíveis as interrupções e os distúrbios elétricos. A figura 1 mostra o diagrama de blocos do sistema no-break.
