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APAGÃO NO AMAPÁ: CULPA OU CAUSA

Não são raros os acontecimentos em que a distinção entre culpa e causa pode ser feita. Mas poucos são tão relevantes e dramáticos como o caso do “apagão” no Amapá. Extrapolando os danos no sistema elétrico, foram afetadas todas as áreas da sociedade: economia, saúde, segurança, meio ambiente, educação, lazer, política, bem como pessoas ficaram abaladas emocionalmente. E na sequência dos acontecimentos iniciou-se uma verdadeira caça ás bruxas. E poucos se lembraram das buchas. Isso mesmo: buchas do transformador incendiado. Como engenheiro eletricista trabalhando há mais de 50 anos no setor elétrico, tomo conhecimento de ocorrências das mais diversas naturezas e abrangências, no Brasil e no mundo.  Mas a do Amapá vai ficar na história da engenharia elétrica brasileira por estar relacionada ao planejamento, operação, manutenção, logística, gestão de ativos e riscos, pandemia, economia, e outras tantas conexões que se queira fazer de tão devastador acontecimento. Mas o ponto de falha fundamental enfim identificado e admitido, foi numa das buchas de alta tensão do transformador que iniciou o incêndio. Inúmeros trabalhos disponíveis na internet tratam do assunto, e o público do canal é familiarizado com o tema.  Só vamos lembrar que o monitoramento e diagnóstico “on-line” de buchas capacitivas aterradas usadas em tensões acima de 50 KV, é feito principalmente sobre a grandeza tangente de delta (fator de dissipação ou de perdas). É associada às perdas no isolamento e pode indicar o estado operativo da estrutura isolante ou da quantidade de umidade; um aumento continuo na tangente de delta é indicativo de deterioração do isolamento, que pode ou não estar acompanhado do aumento de descargas parciais internas. Existe um trabalho do CIGRÉ de 2003 que demonstra que o monitoramento do sistema reduz em 60% as causas intempestivas de desligamentos. O setor vive uma mudança de paradigma, saindo do 3.0 para o tão falado 4.0. Nesse contexto nasceu a MANUTENÇÃO PRESCRITIVA, lastreada na inteligência artificial e machine learning. É um sistema que prescreve ou recomenda procedimentos, indica componentes que precisam ser trocados e até ordens de execução que são acompanhadas e gerenciadas. É criado a partir de milhares ou até milhões de ocorrências e da extração de conhecimento de especialistas. Permite a redução de custos, aumento de disponibilidade e melhoria dos processos. Lamentável foi que inicialmente, inclusive com o apoio da mídia, se procurou culpados e não as causas do apagão do Amapá.  A justiça tentou destituir diretorias da agência reguladora e de órgãos técnicos como o ONS; sem contar que até cabeça de ministro foi pedida. Ao se buscar culpados o problema não é solucionado. Ao se identificar a causa pode-se buscar situações similares e dessa maneira evitar repetições de tão graves consequências. Muitas buchas de transformadores de alta tensão que estão em operação no sistema elétrico nesse momento estão tendo suas características físicas iniciais, identificadas nos ensaios nas fábricas, em processo de deterioração. A busca de culpados não vai mostrar quais são. A identificação das causas sim. Um método simples e eficaz para a busca de causas é o Diagrama de Causa e Efeito, também chamado de Diagrama Espinha de Peixe. Foi proposto pelo engenheiro Kaoru Ishikawa por isso algumas vezes chamado de Diagrama de Ishikawa. Foi disseminado na gestão pela qualidade total, o que devemos ao grande trabalho do Prof. Falconi. A(s) causa(s) de qualquer problema (ou até de um sucesso numa solução) pode(m) ser buscadas e encontradas em 6 (seis) áreas de consequências: Máquina, Mão de Obra, Método de trabalho, Meio Ambiente, Matéria Prima ou Medições (Diagrama 6M). Portanto o “apagão do Amapá” é um problema de engenharia (busca de causa) e não um problema jurídico (busca de culpa).  Até porque não dá para processar a bucha que explodiu.

Eng. Elet. José Ailton B. da Silva. Formado pela UNIFEI 1969. Consultor

 

APAGÃO NO AMAPÁ FALHA INTEMPESTIVA PODIA TER SIDO EVITADA

A recente ocorrência no suprimento de energia elétrica ao estado do Amapá, causando enormes prejuízos aos concessionários e a população, pode e seguramente vai se repetir em outros pontos do território brasileiro. Isso porque a fragilidade das buchas de alta tensão que causou todo o transtorno é decorrente do projeto e fabricação, que não tem apresentado avanços ou melhorias significativas em seu estado da arte ao longo dos anos. O avanço mais importante parece ter sido a substituição da porcelana por um material polimérico, que no caso de explosão não produz estilhaços! Já em 1983 o CIGRÉ publicou um estudo sobre as principais causas de falhas em transformadores de potência. Os dados englobaram 1000 falhas, envolvendo mais de 47000 unidades, obtidas a partir de registros oriundos de 13 países. Os resultados obtidos na pesquisa relacionados a falhas com buchas mostram um número significativo, podendo atingir até 30% do total de falhas dos transformadores, o que justifica o monitoramento de seu estado de conservação durante a vida útil do equipamento. Levantamento feito pelo ONS/CMSE, sobre os ativos críticos para o SIN, nos anos 2012 e 2013 sobre a quantidade de perturbações provocadas por explosões dos equipamentos mostrou um total de 14 ocorrências, representando 12,4% do total. O envelhecimento das buchas é um dos fatores da deterioração de seu isolamento. Para evitar ou minimizar os defeitos que podem ocorrer nas buchas ao longo do tempo de utilização, existem diversas alternativas, sendo a mais frequente os ensaios com o equipamento desligado. Feitos periodicamente, esses ensaios diminuem a disponibilidade do transformador, custam caro e não conseguem detectar falhas que se desenvolvem rapidamente. Na maioria das concessionárias os testes são realizados com periodicidade superior a dois anos, e quando as buchas apresentam alguma deterioração, o intervalo entre os testes é reduzido. No entanto esses intervalos de tempos são suficientes para desenvolver vários tipos de falta. A alternativa é fazer monitoramento “on line” em tempo real do fator de potência e da capacitância das buchas. Até 60% das falhas intempestivas podem ser evitadas com monitoramento. O que causa espanto é que esse tipo de problema está identificado a muito tempo, mas sua diminuição não está acompanhando as exigências e necessidades crescentes dos consumidores de energia elétrica. O IEEE realizou um seminário sobre buchas em 2005 com a participação de fabricantes e concessionárias e boas sugestões foram apresentadas. Nos SNPTEE diversos trabalhos foram aprovados sobre o assunto. A ABRATE organizou um grupo de estudos que produziu relatório que serve de base para as suas associadas quando se trata do estado da arte do monitoramento e diagnóstico. A ANEEL pela resolução nº270 para o sistema de transmissão exige uma disponibilidade próxima de 100%. A gestão de ativos preconizada pela ABNT NBR 55000 cuida muito bem do aspecto econômico financeiro envolvido na manutenção e substituição do bem em operação. Temos, portanto, diversos instrumentos para tratar do assunto, de forma que o cliente final, usuário da energia elétrica possa ter suas necessidades atendidas. Não existe razão para repetição do apagão do Amapá. Vamos cuidar das buchas para as bruxas não ficarem soltas.

Eng. Elet. José Ailton Baptista da Silva formado pela UNIFEI turma de 1969.

Vitoria ES 30 de novembro de 2020.

APAGÃO NO AMAPÁ E NBR ISO 55000 (Gestão de Ativos)

Lançada oficialmente em 2014 pela ABNT o grupo de normas NBR ISO 55000, 55001 e 55002 padroniza procedimentos e políticas para uma gestão eficiente dos ativos de toda e qualquer organização. Um sistema de gestão de ativos envolve políticas, planos e processos empresariais integrados a fim de garantir uma gestão efetiva dos ativos. Nessas bases as organizações se estruturam para promover melhoria contínua e criação de valor na utilização dos seus ativos. É feita a integração da gestão dos custos, do desempenho e dos riscos associados aos ativos. Essa série compõe um conjunto de normativas de interesse dos acionistas ou proprietários, integrando os quatro grupos sociais relacionados às diversas organizações. Ou seja, a ISO9000 atende aos clientes, a ISO14000 à sociedade e a ISO45000 (que substitui a OHSAS18000) se relaciona com a segurança e saúde dos colaboradores.  Independente da busca de certificação, a gestão de ativos envolve a diminuição de riscos de um negócio, otimização do uso, ampliação da vida útil, redução de custos, melhor planejamento e qualidade de produtos e serviços, além de segurança nas atividades e processos. Nas organizações onde ativos físicos como máquinas e equipamentos são de valor expressivo e ou garantem o fluxo da produção, a manutenção dos mesmos tem grande importância, porque é fundamental na confiabilidade e disponibilidade. O monitoramento contínuo da condição dos equipamentos é um dos itens relevantes na ISO 55000, porque otimiza o processo de manutenção e permite a detecção de falhas, além de prevenir acidentes. A importância da análise contínua de dados dos ativos é ressaltada.                                                          Isso posto, vem a pergunta: os preceitos e recomendações da ISO5500 foram observados no planejamento, operação e manutenção da subestação de 230KV de Macapá? Infelizmente a resposta é não. Qualquer que seja a causa fundamental da falha no sistema elétrico, existe tecnologia, equipamentos de monitoramento e sistemas computacionais que poderiam ter minimizado, ou até evitado os efeitos, nesse caso tão desastroso. Seguramente um rastreamento vai levar à engenharia do proprietário, que simplifica o arranjo elétrico da subestação para vencer o leilão da concessão; e ou às regulamentações do poder concedente que não reconhece investimentos na melhoria dos sistemas. Ou até a alguma causa oculta até agora.  Mas nada que uma boa aplicação da ISO55000 não resolvesse.

 

Eng. Elet. José Ailton Baptista da Silva

UNIFEI turma de 1969 CREA 6956D.

Vitoria ES 01/dezembro/2020.

APAGÃO NO AMAPÁ - Um Inimigo Oculto

O blecaute no Amapá chamou a atenção para um tipo de ocorrência que em geral passa despercebido: as falhas de transformadores e reatores de alta tensão, equipamentos essenciais para a transmissão de energia elétrica a longas distâncias. Esses acidentes têm potencial para causar apagões de grandes proporções e ocorrem com frequência maior do que se poderia imaginar: em 2005 na UHE Tucuruí um transformador incendiado causou prejuízos estimados de $40 milhões e na Subestação Marabá prejuízo de $3 milhões. No ano seguinte um princípio de incêndio em um transformador de 500KV na Usina de Itaipu feriu 6 pessoas. E recentemente além do incêndio no transformador de 230KV 150MVA da SE Macapá, parte da cidade de Poços de Caldas ficou uma hora sem energia devido ao incêndio em um transformador de 138KV 25MVA. Os casos citados têm em comum um inimigo oculto: o componente onde originou-se a falha: a bucha – um isolador cilíndrico, em geral de porcelana, com um condutor central –, que conduz a corrente elétrica entre o exterior e o interior do transformador/reator e isola as altas tensões em relação à carcaça metálica do equipamento. Estatísticas internacionais mostram que as buchas são responsáveis por até 32% das falhas e originam até 56% dos incêndios em transformadores e reatores. Uma vez que estes eventos dificilmente podem ser associados à idade da bucha ou às suas condições operativas, sua substituição periódica é ineficaz para prevenção de falhas – pelo contrário, este tipo de intervenção pode inserir defeitos que levem à falha. Por outro lado, a manutenção preditiva convencional, como medições e ensaios periódicos, requer o desligamento do equipamento, com grandes inconvenientes: longas indisponibilidades, com possível fragilização do sistema elétrico, elevados custos e falta de pessoal para realização em larga escala. Por esses motivos, é impraticável executar esses ensaios a curtos intervalos, de forma que são realizados a cada 5 ou 6 anos, o que traz um grave problema: o surgimento de defeitos que evoluem para falhas catastróficas no intervalo entre ensaios. Assim, sendo as buchas um dos maiores responsáveis por falhas e incêndios de transformadores/reatores, e sendo a maioria de seus defeitos não observáveis por meio de técnica convencionais durante a operação normal do equipamento, pode-se dizer que as falhas de buchas são o grande “inimigo oculto” da confiabilidade no fornecimento de energia elétrica. Atualmente a manutenção dos equipamentos de alta tensão é viabilizada por sensores inteligentes e softwares especialistas que detectam os defeitos de forma on-line, durante a operação dos equipamentos. O monitoramento on-line de buchas vem incorporando as mais modernas tecnologias de eletrônica, processamento digital de sinais e algoritmos especialistas para diagnóstico e prognóstico de estado das buchas de transformadores e reatores. O monitoramento de buchas detecta um grande número de defeitos e evita, por conseguinte, as falhas e incêndios de muitos transformadores e reatores de alta tensão. Muito além das centenas de milhões de reais economizados, os benefícios proporcionados pela tecnologia incluem a redução do risco de ferimentos e morte de técnicos, redução do risco de acidentes ambientais – derramamento de óleo isolante, emissão de fumaça –, maior estabilidade do sistema elétrico de potência e maior confiabilidade do fornecimento de energia elétrica. O monitoramento on-line de buchas está tecnologicamente maduro e comprovado por milhares de aplicações no Brasil e no exterior. A literatura acadêmica é farta em referências. Artigos técnicos em eventos de relevância internacional, como a Bienal do CIGRÉ em Paris registram com destaque os avanços na técnica promovida pela engenharia brasileira. Não há dúvidas que sensores inteligentes e softwares especialistas provêm diagnóstico on-line do estado das buchas, superando assim as limitações e inconvenientes das medições e ensaios convencionais, proporcionando benefícios socioambientais, financeiros e técnicos. Dessa forma o inimigo deixa de ser oculto. E uma vez conhecido o inimigo, cabe à cada concessionário dos diversos segmentos do setor elétrico combatê-lo, com as armas da engenharia.

Eng. Elet. José Ailton Baptista da Silva UNIFEI Turma de 1969. Vitoria ES 02/12/2020.

Um Inimigo (quase) Oculto da Confiabilidade da Energia Elétrica

Marcos E. G. Alves, DSc.; Gilberto Amorim Moura – Treetech Sistemas Digitais

Falhas em Subestações de Alta Tensão

O blecaute no Amapá, que se desenrola já há mais de duas semanas, chamou a atenção do público em geral para um tipo de ocorrência que em geral passa despercebido: as falhas de transformadores e reatores de alta tensão, equipamentos essenciais para a transmissão de energia elétrica a longas distâncias.

 

Incêndio em transformador em subestação

Esses acidentes têm potencial para causar apagões de grandes proporções e ocorrem com frequência maior do que se poderia imaginar, como mostram estes exemplos públicos:

 

• 2005: Usina Hidrelétrica de Tucuruí – incêndio de transformador de 550 kV (550 mil  Volts) e 378 MVA (equivalente a uma potência instalada de 378 milhões de Watts), perdas de ≈ R$ 40 milhões
• 2005: Subestação Marabá – incêndio de reator de 500 kV e 55 MVAr – perdas de ≈ R$ 3 milhões
• 2006: Usina de Itaipu – explosão de transformador de 550 kV, princípio de incêndio com 6 pessoas feridas, perdas não informadas
• 2020: Subestação Saturnino da DME – incêndio em transformador 138 kV 25 MVA – apagão em parte de Poços de Caldas por 1 hora[i]
• 2020: Subestação Macapá – incêndio de transformador de 230 kV 150 MVA – blackout em 95% do estado do Amapá por diversos dias[ii]

Inimigo Oculto

Os casos citados têm em comum o componente onde originou-se a falha: a bucha – um isolador cilíndrico, em geral de porcelana, com um condutor central –, que conduz a corrente elétrica entre o exterior e o interior do transformador/reator e isola as altas tensões em relação à carcaça metálica do equipamento.

 

Localização de Falhas de Reatoresii

De fato, estatísticas internacionais mostram que as buchas são responsáveis por até 32% das falhas[iii] e originam até 56% dos incêndios[iv] em transformadores e reatores.

 

Uma vez que estes eventos dificilmente podem ser associados à idade da bucha ou às suas condições operativas, sua substituição periódica é ineficaz para prevenção de falhas – pelo contrário, este tipo de intervenção pode inserir defeitos que levem à falha.

Por outro lado, a manutenção preditiva convencional, como medições e ensaios[v] periódicos, requer o desligamento do equipamento, com grandes inconvenientes: longas indisponibilidades, com possível fragilização do sistema elétrico, elevados custos e falta de pessoal para realização em larga escala. Por esses motivos, é impraticável executar esses ensaios a curtos intervalos, de forma que são realizados a cada 5 ou 6 anos, o que traz um grave problema: o surgimento de defeitos que evoluem para falhas catastróficas no intervalo entre ensaios.

Assim, sendo as buchas um dos maiores responsáveis por falhas e incêndios de transformadores/reatores, e sendo a maioria de seus defeitos não observáveis por meio de técnica convencionais durante a operação normal do equipamento, pode-se dizer que as falhas de buchas são o grande “inimigo oculto” da confiabilidade no fornecimento de energia elétrica.

 

Realce vermelho: sensor instalado na bucha de transformador. No detalhe: dispositivo eletrônico de monitoramento on-line

Monitoramento On-line de Estado

 

Atualmente a manutenção preditiva dos equipamentos de alta tensão é viabilizada por sensores inteligentes e softwares especialistas que detectam os defeitos de forma on-line, durante a operação dos equipamentos.

O monitor on-line de buchas BM da Treetech[vi] foi introduzido no mercado em 2003 e vem incorporando as mais modernas tecnologias de eletrônica, processamento digital de sinais e algoritmos especialistas para diagnóstico e prognóstico de estado das buchas de transformadores e reatores.

Desde então, mais de 4500 buchas em 17 países foram equipadas com esta tecnologia, comprovando a robustez do produto 100% nacional, vencedor do Prêmio Finep de Inovação 2010.

Prevenção

Desde o primeiro caso de sucesso, em 2005, o monitor de buchas BM da Treetech vem detectando um grande número de defeitos em buchas e evitando, por conseguinte, as falhas e incêndios de muitos transformadores e reatores de alta tensão. Alguns desses casos de sucesso têm sido publicados com autorização das empresas envolvidas, como os exemplos da tabela abaixo:

Ano

Empresa

Setor

Tensão

Constatação

Resultados

2005

Eletrobras Furnas

Transmissão

230 kV

Defeito grave, próximo à falha

Bucha substituída antes da falha. Defeito confirmado por ensaios

2011

Cemig GT

Transmissão

230 kV

Defeito incipiente

Bucha substituída antes da falha. Defeito confirmado por ensaios

2014

Tractebel (Engie)

Geração

550 kV

Defeito muito incipiente

Bucha substituída antes da falha. Defeito confirmado por ensaios e dissecação

2017

Cemig GT

Transmissão

550 kV

Defeito incipiente

Bucha substituída antes da falha. Defeito confirmado por ensaios

Muito além das centenas de milhões de reais economizados nos casos acima e naqueles não publicados, os benefícios proporcionados pela tecnologia incluem a redução do risco de ferimentos e morte de técnicos, redução do risco de acidentes ambientais – derramamento de óleo isolante, emissão de fumaça –, maior estabilidade do sistema elétrico de potência e maior confiabilidade do fornecimento de energia elétrica.

O monitoramento on-line de buchas apresentado é tecnologicamente maduro e comprovado por milhares de aplicações no Brasil e no exterior, em 17 países de 5 continentes. Seu sensor inteligente e software especialista provê diagnóstico on-line do estado das buchas, superando assim as limitações e inconvenientes das medições e ensaios convencionais, proporcionando benefícios socioambientais, financeiros e técnicos que reduzem substancialmente notícias como as que ilustram a abertura deste artigo.

 

Referências:

[i] G1, https://g1.globo.com/mg/sul-de-minas/noticia/2020/11/14/incendio-em-subestacao-do-dme-deixa-moradores-sem-energia-em-pocos-de-caldas-mg.ghtml, “Incêndio em subestação do DME deixa moradores sem energia em Poços de Caldas, MG”, 14/11/2020

[ii] G1 AP, https://g1.globo.com/ap/amapa/noticia/2020/11/11/laudo-inicial-descarta-que-raio-atingiu-e-causou-incendio-em-transformador-que-provocou-apagao-no-ap.ghtml, “Laudo inicial descarta que raio tenha causado incêndio que provocou apagão no Amapá”, 11/11/2020

[iii] Technical Brochure 642, “Transformer reliability survey”, Cigré, Paris, 2015.

[iv] Technical Brochure 755, “Transformer bushing reliability”, Cigré, Paris, 2019.

[v] O Globo, https://oglobo.globo.com/opiniao/para-que-nao-haja-novos-blecautes-24739337, “Para que não haja novos blecautes - Restabelecida a normalidade no Amapá, será conveniente realizar medições e ensaios”, 11/11/2020.

[vi] Monitor de Buchas Condensivas BM, Treetech Sistemas Digitais, http://treetech.com.br/bm/