VIII Seminário Paranaense de Manutenção
ABRAMAN
PROPOSTA PARA MELHORIA DE
CONFIABILIDADE DE MOTORES DE
INDUÇÃO TRIFÁSICOS DE BAIXA TENSÃO
EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
Marcelo Rocha Baião
Engenheiro de Equipamentos
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
INTRODUÇÃO
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.
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
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
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
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.
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
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.
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
ESPECIFICAÇÃO BÁSICA
Norma PETROBRAS N-0313
* O motor deve suportar 2 partidas consecutivas “a
frio”
* [prática recomendada] Corrente com rotor bloqueado à
tensão 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
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
ESPECIFICAÇÃO BÁSICA
Proposta fabricante
Item
Qtde.
Potência
Pólos
Carcaça
FC
Percentual de Preço
em relação à
especificação 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%
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
RECEBIMENTO
Atualmente, são comparados apenas os dados de
placa do motor. No entanto, tal prática se mostrou
insuficiente.
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
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.
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
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.
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
SISTEMÁTICA ATUAL DE MANUTENÇÃO
MANUTENÇÃO ELÉTRICA
Comparação de Resistência dos Enrolamentos
Detecta curto-circuito entre espiras e ligações
incorretas
Resistência de Isolamento Índice de Polarização
Verifica existência de contaminantes e umidade nos
enrolamentos do estator
Hipot DC
Verifica se a isolação não está envelhecida, sendo
capaz de suportar a tensão de operação por um mais
um período
Surge Test
Avalia a isolação entre espiras das bobinas do
enrolamento do estator
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
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
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
MODOS DE FALHA DE MOTORES BT
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
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
MODOS DE FALHA DE MOTORES BT
Contaminação
Sujeira, óleo, umidade, etc, causam deterioração térmica
ou corrente de fuga.
Sintomas:
Os mesmos de deterioração térmica
Conseqüência: curto-circuito entre espiras
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
MODOS DE FALHA DE MOTORES BT
Falhas na Alimentação
Circuito de força: mau contato e perda de isolação
Circuito de comando: umidade em componentes de
campo
Conseqüência: desligamento do motor
Ações:
Termografia
Utilização de cabos classe encordoamento > 5
Substituição de botoeiras e chaves de vibração e
cobertura dos mesmos em paradas
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
MODOS DE FALHA DE MOTORES BT
Termografia
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
GRAU DE IMPORTÂNCIA DOS EQUIPAMENTOS
Impacto
da falha
PETROBRAS – UN-REPAR
Classificação
Quant.
6
A falha provoca agressão ao meio
ambiente ou risco a pessoas
38
5
A falha provoca parada total de produção
126
4
A falha afeta a qualidade do produto ou
atendimento ao cliente
84
3
A falha causa redução de produção. Não
há equipamentos reserva.
240
2
A falha causa redução de produção. Há
equipamentos reserva.
232
1
A falha não causa impactos a meioambiente, pessoas, qualidade ou
produção
203
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
GRAU DE IMPORTÂNCIA DOS EQUIPAMENTOS
Impacto da falha
(conforme SAP/R3)
6
Classificação quanto ao
impacto da falha
Quant.
Motores Críticos
164
Motores Importantes
324
Motores Não-Críticos
435
5
4
3
2
1
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
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.
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
MANUTENÇÃO PREVENTIVA E PREDITIVA
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.
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
MANUTENÇÃO PREVENTIVA E PREDITIVA
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)
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
MANUTENÇÃO PREVENTIVA E PREDITIVA
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.
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
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
motores
1 – Ficha de manutenção
2 – “Loop Test”
3 – Controle de temperatura para retirada do enrolamento
do estator
4 – Aplicação de materiais classe H
5 – Impregnação por gotejamento
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
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 é
encontrado para entrega imediata, é necessário aguardar a
fabricação do mesmo.
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
FORNECIMENTO DE MOTORES E SOBRESSALENTES
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
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
FORNECIMENTO DE MOTORES E SOBRESSALENTES
Sobressalentes
Motores não fornecidos pelo contrato
Motor sem reserva E (Motor crítico OU Motor
importante) E (Motores não fornecidos pelo contrato)
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
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.
PETROBRAS – UN-REPAR
Confiabilidade de Motores
Estratégia de Implementação
Ações
Categorização dos Motores (Importância)
Apresentação da proposta à operação e manutenção
Verificação de adequação das informações
Revisão da classificação dos motores
Especificação de Motores
Criação (no sistema) de padrão de especificação de motores
Análise de custo-benefício de requisitos junto aos fabricantes
Revisão de especificação de motores
Divulgação de padrão de especificação de motores
Processo de Recebimento dos Motores
Consolidação do processo de recebimento de motores
Divulgação do processo de recebimento de motores
Manutenção Preventiva e Preditiva
Divulgação de estratégia de manutenção de motores CRÍTICOS,
IMPORTANTES e NÃO CRÍTICOS
Implantação de manutenção de motores CRÍTICOS, IMPORTANTES e NÃO
CRÍTICOS
Análise crítica da manutenção preventiva e preditiva de motores
Análise de ações de bloqueio e mitigação de modos de falha de motores críticos
Implantação do plano de manutenção preventiva e preditiva de motores
IMPORTANTES
Análise crítica da manutenção preventiva e preditiva de motores
IMPORTANTES
Consolidação 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 nãocríticos
Análise crítica da manutenção preventiva e preditiva de motores não-críticos
Manutenção Corretiva
Implantação de contrato de manutenção corretiva de motores
Utilização de contrato de manutenção corretiva de motores
Análise crítica do contrato e correções
Verificação de extensão de contrato para motores MT
Análise econômica de motores CRÍTICOS
Análise econômica de motores IMPORTANTES
Análise econômica de motores não-críticos
Fornecimento de Motores e Sobressalentes
Definição de escopo de contrato de fornecimento
Implantação de contrato local de fornecimento de motores BT
Utilização de contrato local de fornecimento de motores BT
Análise crítica do contrato e correções
Verificação de extensão de contrato para outras unidades
Levantamento de necessidades de sobressalentes - motores CRÍTICOS
Compra de sobressalentes - motores CRÍTICOS
Levantamento de necessidades de sobressalentes - motores IMPORTANTES
Compra de sobressalentes - motores IMPORTANTES
PETROBRAS – UN-REPAR
2008
37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
2009
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Confiabilidade de Motores
Ações
Categorização dos Motores (Importância)
Apresentação da proposta à operação e manutenção
Verificação de adequação das informações
Revisão da classificação dos motores
Especificação de Motores
Criação (no sistema) de padrão de especificação de motores
Análise de custo-benefício de requisitos junto aos fabricantes
Revisão de especificação de motores
Divulgação de padrão de especificação de motores
Processo de Recebimento dos Motores
Consolidação do processo de recebimento de motores
Divulgação do processo de recebimento de motores
Manutenção Preventiva e Preditiva
Consolidação 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
CRÍTICOS
Análise crítica da manutenção preventiva e preditiva de motores CRÍTICOS
Consolidação 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
IMPORTANTES
Análise crítica da manutenção preventiva e preditiva de motores
IMPORTANTES
Consolidação 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 nãocríticos
Análise crítica da manutenção preventiva e preditiva de motores não-críticos
Manutenção Corretiva
Implantação de contrato de manutenção corretiva de motores
Utilização de contrato de manutenção corretiva de motores
Análise crítica do contrato e correções
Verificação de extensão de contrato para motores MT
Análise econômica de motores CRÍTICOS
Análise econômica de motores IMPORTANTES
Análise econômica de motores não-críticos
Fornecimento de Motores e Sobressalentes
Definição de escopo de contrato de fornecimento
Implantação de contrato local de fornecimento de motores BT
Utilização de contrato local de fornecimento de motores BT
Análise crítica do contrato e correções
Verificação de extensão de contrato para outras unidades
Levantamento de necessidades de sobressalentes - motores CRÍTICOS
Compra de sobressalentes - motores CRÍTICOS
Levantamento de necessidades de sobressalentes - motores IMPORTANTES
Compra de sobressalentes - motores IMPORTANTES
PETROBRAS – UN-REPAR
2009
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 52
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
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.
PETROBRAS – UN-REPAR
MELHORIA DE CONFIABILIDADE DE MOTORES
DE BAIXA TENSÃO EM UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
OBRIGADO
Marcelo Rocha Baião
Engenheiro de Equipamentos
PETROBRAS – UN-REPAR
(41) 3641-2666
[email protected]
PETROBRAS – UN-REPAR