Usinas Eólicas, Solares e Grandes Indústrias – Rede de Média Tensão – Manter é preciso – Parte I

Em uma das últimas colunas que publiquei neste espaço, iniciei uma discussão acerca da importância do correto comissionamento nas redes de média tensão em usinas eólicas e solares, antes da energização das plantas, uma prática que também podemos estender para as grandes indústrias que possuem muitos cabos isolados de média tensão. Tal ação assegura que os circuitos comecem a operar sem irregularidades que, ao longo da operação, poderiam evoluir para falhas, comprometendo a vida útil desses ativos. 

Durante um comissionamento bem executado, todas as ações possíveis para mitigação de risco são adotadas, devido à maior probabilidade de falhas nessa etapa inicial do ciclo de vida. Assim, após o comissionamento, falhas eventuais podem ocorrer, mas, se os procedimentos de instalação foram bem executados e o comissionamento realizado corretamente, serão eventos isolados e, rapidamente, a rede de média tensão atingirá um nível de probabilidade de falhas constante e mínimo, que deverá perdurar por anos. 

O fato é que, como qualquer produto industrializado, cabos isolados também estão sujeitos à degradação com o passar do tempo, e tendem a apresentar sintomas de envelhecimento, com variação no valor do tangente delta, após cerca de 10 anos em operação. Então, como assegurar que a vida útil desses importantes ativos seja prolongada? Através de boas estratégias de manutenção! 

Após o período de aproximadamente 10 anos, torna-se recomendável o aumento da frequência de procedimentos de manutenção. Mecanismos de envelhecimento começam a se tornar mais significativos e o acompanhamento preditivo pode ser empregado para identificar defeitos e direcionar ações para prevenção de falhas. Os próprios ensaios preditivos deverão direcionar a frequência ideal de execução dos ensaios, juntamente com restrições de disponibilidade.

A seguir, vamos listar algumas abordagens que podem ser adotadas durante a operação, de forma única e global, a todos os cabos do empreendimento, ou de forma combinada e selecionada para alguns trechos dos circuitos, seja em acordo com criticidade, histórico, entre outros. 

Run-to-failure

A estratégia de manutenção run-to-failure é utilizada em diversos segmentos da área de manutenção, quando o impacto das falhas é considerado baixo ou possíveis ações de manutenção são pouco eficazes. Para cabos isolados, quando aplicada esta filosofia de manutenção, usualmente nenhum tipo de ensaio elétrico é feito durante paradas programadas de manutenção. Os cabos são substituídos com base em alguma regulamentação interna como, por exemplo, o tempo em operação.

Figura 1 – Gráfico esquemático que correlaciona a condição dos cabos isolados em função do tempo em serviço. Note que há uma pequena fração de cabos em condições ruins, no início da vida útil. Após o período inicial de vida há certa dispersão na condição dos cabos, sendo que alguns que se apresentam em piores condições podem produzir falhas eventuais. Após o período de 40 anos, neste exemplo, todos os cabos seriam substituídos, mas note que alguns cabos ainda em boas condições seriam substituídos, havendo perdas e desperdícios associados.

Como benefícios desta estratégia, podemos citar a simplicidade e o baixo custo com equipe de manutenção. No entanto, há usualmente uma taxa de falhas mais elevada do que pela adoção de outras estratégias, pois cabos com desvios e defeitos são mantidos em operação. Devido ao procedimento empírico adotado para a substituição dos cabos ao fim da vida útil, os ativos não são otimizados, sendo substituídos cabos que poderiam se manter em operação, em boas condições, e mantidos outros que se apresentam degradados, que já deveriam ter sido substituídos.

Testagem periódica

Esta estratégia emprega os testes de tensão aplicada, de forma sistemática, para eliminação de cabos ou trechos de cabos que se apresentem em condições ruins. A filosofia é esquematizada na figura abaixo. Os cabos que apresentam condição ruim, ou seja, acima da linha amarela, são reprovados nos testes de performance e devem ser corrigidos antes de serem colocados novamente em operação. Após a correção há melhora na condição geral do cabo, de modo que esta estratégia estabelece um critério mínimo de performance para os ativos. A eliminação dos defeitos durante as paradas reduz, teoricamente, a quantidade de falhas e intercorrências em operação.

Figura 2 – Gráfico esquemático que correlaciona a condição dos cabos isolados em função do tempo em serviço. Ao aplicar os testes de tensão aplicada é delimitado um critério de performance. Cabos ruins são reprovados nos testes e corrigidos antes de serem novamente colocados em operação. No entanto, ainda há desperdício na etapa de substituição dos cabos ao fim da vida útil.

Como o número de falhas em operação é reduzido, há menor custo associado a perdas de geração, perdas decorrentes dos eventos de falhas e redução em riscos para segurança dos colaboradores. Os testes, no entanto, demandam tempo considerável e é difícil a aplicação generalizada tanto nos parques eólicos e solares, como nas grandes indústrias. Além disso, devido ao estresse elétrico recorrente a que os cabos são submetidos, é possível haver pequena redução na vida útil dos ativos. A aplicação desta metodologia geralmente não modifica os critérios adotados para substituição dos cabos no fim da vida útil, similares ao run-to-failure, ou seja, ao alcançar determinada idade, os cabos são substituídos, não sendo otimizados em relação a este aspecto.

Na próxima coluna, daremos prosseguimento ao tema apresentando outras três abordagens que podem ser adotadas durante a operação para prolongar a vida útil dos cabos. Até mais!   

Sobre o autor:

Daniel Bento é engenheiro eletricista. Membro do Cigré, onde representa o Brasil em dois grupos de trabalho sobre cabos isolados. É diretor executivo da Baur do Brasil | www.baurbrasil.com.br