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PETROBRAS – UN-REPAR

PROPOSTA PARA MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES DE

INDUÇÃO TRIFÁSICOS DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO

Marcelo Rocha BaiãoEngenheiro de Equipamentos

VIII Seminário Paranaense de ManutençãoABRAMAN


INTRODUÇÃO

MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO

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.


INTRODUÇÃO


UN-REPAR

Carga elétrica de 25 MW

Mais de 1.000 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


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.


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.


ESPECIFICAÇÃO BÁSICA


Norma PETROBRAS N-0313

* O motor deve suportar 2 partidas consecutivas “a frio”* [prática recomendada] Corrente com rotor bloqueado àtensão 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


ESPECIFICAÇÃO BÁSICA


Proposta fabricante

Item Qtde. Potência Pólos Carcaça FCPercentual de Preço

em relação àespecificação padrão

Motores com todos os opcionais

1 01 1.5 cv 2P 80 B3D 616%

2 01 5 cv 2P 112M B3D 543%

3 01 10 cv 2P 132S B3D 391%

4 01 20 cv 2P 160M B3D 303%

5 01 30 cv 2P 160L B3D 246%

6 01 50 cv 2P 200L B3D 223%

7 01 75 cv 2P 225S/M B3D 196%

8 01 100 cv 2P 250S/M B3D 181%

9 01 125 cv 2P 280S/M B3D 181%


RECEBIMENTO


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


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.


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.


SISTEMÁTICA ATUAL DE MANUTENÇÃO

MANUTENÇÃO ELÉTRICA

Comparação de Resistência dos Enrolamentos


Detecta curto-circuito entre espiras e ligações incorretas

Resistência de Isolamento Índice de PolarizaçãoVerifica existência de contaminantes e umidade nos enrolamentos do estator

Hipot DCVerifica se a isolação não está envelhecida, sendo capaz de suportar a tensão de operação por um mais um período

Surge TestAvalia a isolação entre espiras das bobinas do enrolamento do estator


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




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




Contaminação

Sujeira, óleo, umidade, etc, causam deterioração térmica ou corrente de fuga.

Sintomas: Os mesmos de deterioração térmica

Conseqüência: curto-circuito entre espiras




Falhas na Alimentação

Circuito de força: mau contato e perda de isolaçãoCircuito de comando: umidade em componentes de campo

Conseqüência: desligamento do motor

Ações: TermografiaUtilização de cabos classe encordoamento > 5Substituição de botoeiras e chaves de vibração e cobertura dos mesmos em paradas




Termografia


GRAU DE IMPORTÂNCIA DOS EQUIPAMENTOS


Impacto da falha Classificação Quant.

6A falha provoca agressão ao meio ambiente ou risco a pessoas 38

5 A falha provoca parada total de produção 126

4A falha afeta a qualidade do produto ou atendimento ao cliente 84

3A falha causa redução de produção. Não há equipamentos reserva. 240

2A falha causa redução de produção. Háequipamentos reserva. 232

1

A falha não causa impactos a meio-ambiente, pessoas, qualidade ou produção 203


GRAU DE IMPORTÂNCIA DOS EQUIPAMENTOS


Impacto da falha (conforme SAP/R3)

Classificação quanto ao impacto da falha Quant.

6

5Motores Críticos 164

4

3Motores Importantes 324

2

1Motores Não-Críticos 435


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.




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.




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)




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.


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 motores1 – Ficha de manutenção2 – “Loop Test”3 – Controle de temperatura para retirada do enrolamento do estator4 – Aplicação de materiais classe H5 – Impregnação por gotejamento


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 éencontrado para entrega imediata, é necessário aguardar a fabricação do mesmo.




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




Sobressalentes

Motores não fornecidos pelo contrato

Motor sem reserva E (Motor crítico OU Motor importante) E (Motores não fornecidos pelo contrato)


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.


Confiabilidade de MotoresEstratégia de ImplementaçãoAções 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19Categorização dos Motores (Importância)Apresentação da proposta à operação e manutençãoVerificação de adequação das informaçõesRevisão da classificação dos motoresEspecificação de MotoresCriação (no sistema) de padrão de especificação de motoresAnálise de custo-benefício de requisitos junto aos fabricantesRevisão de especificação de motoresDivulgação de padrão de especificação de motores Processo de Recebimento dos MotoresConsolidação do processo de recebimento de motoresDivulgação do processo de recebimento de motoresManutenção Preventiva e PreditivaDivulgação de estratégia de manutenção de motores CRÍTICOS, IMPORTANTES e NÃO CRÍTICOSImplantação de manutenção de motores CRÍTICOS, IMPORTANTES e NÃO CRÍTICOSAnálise crítica da manutenção preventiva e preditiva de motores

Análise de ações de bloqueio e mitigação de modos de falha de motores críticosImplantação do plano de manutenção preventiva e preditiva de motores IMPORTANTESAnálise crítica da manutenção preventiva e preditiva de motores IMPORTANTESConsolidação 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 não-críticosAnálise crítica da manutenção preventiva e preditiva de motores não-críticosManutenção CorretivaImplantação de contrato de manutenção corretiva de motoresUtilização de contrato de manutenção corretiva de motoresAnálise crítica do contrato e correçõesVerificação de extensão de contrato para motores MTAnálise econômica de motores CRÍTICOSAnálise econômica de motores IMPORTANTESAnálise econômica de motores não-críticosFornecimento de Motores e SobressalentesDefinição de escopo de contrato de fornecimentoImplantação de contrato local de fornecimento de motores BTUtilização de contrato local de fornecimento de motores BTAnálise crítica do contrato e correçõesVerificação de extensão de contrato para outras unidadesLevantamento de necessidades de sobressalentes - motores CRÍTICOSCompra de sobressalentes - motores CRÍTICOSLevantamento de necessidades de sobressalentes - motores IMPORTANTESCompra de sobressalentes - motores IMPORTANTES

2008 2009


Confiabilidade de MotoresAções 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52Categorização dos Motores (Importância)Apresentação da proposta à operação e manutençãoVerificação de adequação das informaçõesRevisão da classificação dos motoresEspecificação de MotoresCriação (no sistema) de padrão de especificação de motoresAnálise de custo-benefício de requisitos junto aos fabricantesRevisão de especificação de motoresDivulgação de padrão de especificação de motores Processo de Recebimento dos MotoresConsolidação do processo de recebimento de motoresDivulgação do processo de recebimento de motoresManutenção Preventiva e PreditivaConsolidação 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 CRÍTICOSAnálise crítica da manutenção preventiva e preditiva de motores CRÍTICOSConsolidação 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 IMPORTANTESAnálise crítica da manutenção preventiva e preditiva de motores IMPORTANTESConsolidação 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 não-críticosAnálise crítica da manutenção preventiva e preditiva de motores não-críticosManutenção CorretivaImplantação de contrato de manutenção corretiva de motoresUtilização de contrato de manutenção corretiva de motoresAnálise crítica do contrato e correçõesVerificação de extensão de contrato para motores MTAnálise econômica de motores CRÍTICOSAnálise econômica de motores IMPORTANTESAnálise econômica de motores não-críticosFornecimento de Motores e SobressalentesDefinição de escopo de contrato de fornecimentoImplantação de contrato local de fornecimento de motores BTUtilização de contrato local de fornecimento de motores BTAnálise crítica do contrato e correçõesVerificação de extensão de contrato para outras unidadesLevantamento de necessidades de sobressalentes - motores CRÍTICOSCompra de sobressalentes - motores CRÍTICOSLevantamento de necessidades de sobressalentes - motores IMPORTANTESCompra de sobressalentes - motores IMPORTANTES

2009


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.


OBRIGADO

Marcelo Rocha BaiãoEngenheiro de Equipamentos

PETROBRAS – UN-REPAR(41) 3641-2666

[email protected]


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