Ed73 Fasc Condicionamento Cap14
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Captulo XIV
Manuteno de sistemas de misso crtica
H mais de um ano, iniciamos a publicao deste
fascculo com o objetivo de trazer tona um pouco
mais de informaes sobre condicionamento de
energia e acabamos abrindo o tema para aplicaes
de misso crtica. Falamos no apenas sobre UPSs
estticas e suas aplicaes, mas ampliamos os temas
para refrigerao e monitorao e gerenciamento.
Contamos com a colaborao de grandes
profissionais da rea de misso crtica que
se dispuseram a transferir um pouco de seu
conhecimento e expertise a nossos leitores.
Agradecemos tambm s empresas que permitiram
que seus profissionais e colaboradores participassem
destas publicaes.
Reforamos que o objetivo destes fascculos
foi oferecer uma introduo aos diversos temas e
especialidades que compem aplicaes de misso
crtica, novas tecnologias, entre outros assuntos.
Para fechar nossa publicao, vamos falar um
pouco sobre manuteno e cuidados necessrios a
equipamentos e sites de misso crtica.
Aps a implementao de um sistema de
misso crtica, sua operao tambm um
ponto fundamental. Por isso, o planejamento de
manutenes peridicas de grande importncia
para a operao correta e para prevenir falhas
Por Luis Tossi e Henrique Braga*
inesperadas. Esta rotina envolve diversas
verificaes e testes, baseados no padro de cada
fabricante ou nas solicitaes do prprio cliente.
Com o objetivo de complementar este
planejamento, indicado:
o monitoramento remoto, que permite a
superviso do sistema ou de partes dele, garantindo
seu correto funcionamento;
a obteno/instalao de sobressalentes, em
substituio a componentes com falha e com
vida til expirada ou reduo considervel de sua
capacidade (baterias);
outras melhorias possveis, como atualizao de
softwares, etc.
Contrato e gerenciamento remoto para manuteno
O objetivo de ter um contrato de manuteno
o aumento da disponibilidade (aumento do MTBF
Mean Time Between Failure) e da confiabilidade
do seu sistema, por meio de um acompanhamento
preventivo peridico do sistema de misso crtica,
em que alguns tipos de falhas podem ser detectados
antes de acontecerem, aumentando, dessa forma, a
confiabilidade do sistema. No contrato, colocado
geralmente disposio do cliente um servio de
FimFimFim
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planto 24 horas x 7 dias para, em caso de pane, restabelecer
o pleno funcionamento dos sistemas com a maior rapidez
possvel (reduo do MTTR Mean Time To Repair).
Com este foco de manuteno nos sistemas de misso crtica,
a aplicao crtica funciona com a maior disponibilidade,
evitando perdas de produo, financeiras e prejuzos de uma
forma geral.
Este acompanhamento peridico permite que se tenha
um histrico dos equipamentos, por meio do qual podem ser
estudados o seu desempenho e envelhecimento.
Sabe-se que umas das maiores causas de falhas em
equipamentos eletroeletrnicos o acmulo de sujeira
associada umidade, que, alm de ocasionar desligamentos
desnecessrios, tambm pode ocasionar baixa isolao eltrica
(curtos-circuitos), que geram grandes danos aos equipamentos
e at s instalaes.
Em cada manuteno preventiva, so realizadas:
1) leituras da temperatura dos contatos de fora dos
equipamentos (visando a encontrar aquecimentos por mau
contato);
2) checagem de todos os ajustes de superviso, operao
(visando a detectar uma operao errada);
3) acompanhamento, testes e deteco de elementos defeituosos
de todo o banco de baterias e do conjunto de exaustores.
As manutenes preventivas tambm servem para manter
os equipamentos sempre limpos, testados e em perfeito estado
de operao.
Com o objetivo de agregar maior capacidade de
gerenciamento aos contratos de manuteno, implementam-se
as supervises remotas, nas quais podemos incluir:
UPS;
STS;
Banco de bateria;
PDU;
RPP;
Grupos geradores;
ATS;
Etc.
Os sistemas de monitoramento remoto agregam diversas
informaes e auxiliam na identificao, diagnstico e anlise
de problemas que afetam a sua operao. Tais sistemas podem
ter comunicao bidirecional, no ar 24h por dia, e ser uma
interface para o cliente ou para o prprio fabricante. So
desenvolvidos para, remotamente, diagnosticar, monitorar e
gerenciar o status operacional dos equipamentos pela rede
telefnica, rede SNMP, rede MODBUS, etc.
Alguns sistemas fornecem aviso precoce de uma condio
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Figura 1 ndice de falha de componentes eletroeletrnicos (curva em forma de banheira).
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ia de falha futura ou instantnea (alerta vermelho), permitindo uma manuteno efetiva e proativa, alm de uma resposta veloz, proporcionando aos clientes tranquilidade e uma viso
global do sistema. Os ciclos bsicos destes sistemas envolvem:
Monitoramento
Eventos, grandezas, parmetros, etc., so registrados
diariamente. Os dados tambm podem ser acessados
remotamente e em tempo real, alm de possurem diferentes
nveis de segurana de acesso;
Diagnstico
A superviso pode identificar falhas instantneas
remotamente ou determinadas condies que possam
encaminhar para uma falha no futuro;
Suporte
Agregado ao servio pode haver planto tcnico 24h por
dia. O fabricante pode oferecer suporte remoto ou local,
havendo necessidade;
Soluo
O tcnico identifica a soluo pela anlise dos dados
monitorados e, em alguns casos, com o auxlio de um
banco de dados de possveis solues para o problema
detectado. Relatrios mensais ou pontuais podem ser gerados
e encaminhados, indicando o comportamento do sistema
durante eventos, um perodo e as tendncias para o futuro.
Apesar de importante, alguns clientes ainda relutam na
contratao de servios de manuteno preventivas devido
aos custos e indisponibilidade do sistema para manuteno.
Entretanto, importante comparar os custos do contrato com o
real prejuzo (custos diretos e indiretos, como lucros cessantes,
horas extras, dentre outros) de uma possvel falha. Outro fator
importante confrontar os possveis inconvenientes de uma
parada programada com os prejuzos certos de uma parada por
falha, cujo risco aumenta com a ausncia de manutenes.
Com estas duas anlises, voc consegue concluir sobre a
importncia desta contratao e qual a modalidade que melhor
lhe atende.
Outras vantagens a garantia de atendimento personalizado
e preferencial para os clientes, alm de serem disponibilizadas
as ltimas revises de software, garantindo sempre o melhor
desempenho possvel.
Sobressalentes O objetivo de se comprar sobressalentes e substitu-los
prximo ao trmino previsto de suas vidas teis garantem o
bom funcionamento do sistema e a operao contnua das
cargas crticas. No caso de no substitu-los quando sugerido,
alm de precisar troc-los necessariamente mais tarde (ou at
mais componentes, pois a falha pode propagar o defeito), os
gastos finais acabam sendo maiores, pois envolvem lucros
cessantes, horas extras, etc.
Alm disso, fundamental possuir sempre como
sobressalentes um kit completo de fusveis e varistores (ambos
so construdos preparados para queimarem, ou seja, abrirem
o circuito antes que um surto eltrico ou sobrecarga atinja os
componentes subsequentes a eles, e geralmente mais caros,
como semicondutores, etc.) e outros sobressalentes importantes,
como placas de controle do equipamento (normalmente
o crebro da mquina), dentre outros. Dessa maneira, a
atuao no sistema imediata com a troca do componente,
evitando problemas como indisponibilidade de peas, devido
a uma possvel alta demanda momentnea (mesmo para fins
preventivos), ou mesmo aps o sistema j ter sado de linha (
comum tal condio, devido alta vida til dos sistemas UPS).
A fadiga e o desgaste so inerentes a qualquer componente
eletroeletrnico. Seus ndices de falha so regidos pela chamada
curva em forma de banheira, como identificado a seguir:
O trecho inicial corresponde moralidade infantil ou regio
de falhas precoces, em que o (taxa de incidncia de defeito)
mais alto. Depois vem uma regio de constante, que corresponde
vida til do componente. Finalmente, com o envelhecimento do
componente, volta a aumentar.
Se os componentes de um equipamento ou sistema so sujeitos
a manuteno, de modo que venham a ser substitudos antes de
atingir a regio de envelhecimento, pode-se considerar que esse
equipamento ou sistema tem sempre seus componentes na regio
de constante.
Os componentes mais comuns de serem substitudos so os
seguintes (todos esses itens, e muitos outros, so verificados durante
as manutenes preventivas):
Exaustores: a vida til dos exaustores de aproximadamente
35.000h, quando este perodo, em que o constante, termina.
A falha de um exaustor, caso no seja confirmada como precoce,
falhas precoces vida normal
(t)
tempo t
envelhecimento
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ia um indcio de que todos os exaustores devem ser substitudos; Capacitores de filtro: estes capacitores geralmente tm a funo de filtrar o ripple do sinal de sada de retificadores
(variao DC caracterstica da sada deste tipo de circuito) ou o
sinal de PWM (Pulse Width Modulation, Modulao por Largura
de Pulso) do chaveamento de inversores. Tal funo desgasta
os capacitores, os quais devem ser substitudos quando seus
valores comeam a apresentar variaes ou dentro da vida til
indicada pelo fabricante;
Baterias: a vida til das baterias varia de acordo com diversos
fatores externos, como ciclos de descarga, temperatura ambiente,
perodos de armazenagem, etc. A vida til nominal indicada
pelos fabricantes varia com o tipo de bateria, e geralmente
de cinco anos (existem opes de dez e 20 anos). Entretanto,
devido ao nvel de gravidade destes fatores externos, a vida
til pode ser reduzida consideravelmente, ou seja, pode ser
necessrio substituir por completo tal banco antes do trmino da
sua vida til nominal, indicada principalmente pelas constantes
falhas em baterias isoladas.
Na tabela a seguir, podemos verificar a previso de vida til
destes e outros componentes eletroeletrnicos, considerando as
seguintes condies:
Sala condicionada (mdia de 25 C; mximo de 30 C em menos
Tabela 1 Vida Til de componenTes eleTroeleTrnicos
Cada equipamento j possui uma lista padro de sobressalentes,
construda baseado nas caractersticas de cada equipamento. Esta lista
divida em trs kits bsicos, os quais abrangem juntos os componentes
necessrios para a grande maioria dos atendimentos. So eles:
Kit 1: fusveis;
Kit 2: semicondutores, exaustores e capacitores;
Kit 3: placas.
Componentes
Capacitores DC
Capacitores AC
Exaustores
Semicondutores de potncia
Placas eletrnicas (PCB)
Placas microprocessadas (PCB)
Rels
Componentes magnticos
Chaves e cabeamento
Vida til preVista (anos)
5-7
7-8
4
10
10
8
7
20
10
de uma hora por dia;
Umidade controlada;
Carga mdia de sada menor que 80%;
Instalao indoor.
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Baterias no so adquiridas como sobressalentes, pois,
alm das dificuldades e restries de armazenamento, a
maioria dos equipamentos pode trabalhar com um ou dois
monoblocos a menos em situaes de emergncia, dando
tempo suficiente para que seja adquirido um banco de
baterias novo.
Manuteno de baterias VRLA Vamos falar um pouco mais sobre os mtodos de
manuteno de baterias VRLA, pois este importante
componente de aplicaes de misso crtica sempre
negligenciado e acaba sendo um dos maiores causadores de
falhas.
A manuteno normal de baterias VRLA geralmente
resume-se a uma srie de testes descrita a seguir:
Medio de tenso em aberto e em flutuao;
Inspeo visual dos terminais e conexes (sinais de
corroso);
Verificao de rachaduras ou vazamentos;
Verificao de integridade das conexes.
Nos anos de 1970, as baterias mais utilizadas eram as
ventiladas, em que os mtodos de manuteno convencional
funcionavam, pois era possvel v-las internamente
(controlando nveis de sedimentao), alm de se poder medir
a densidade e fazer as eventuais correes.
Com a introduo das baterias VRLA (vasos no
transparentes e sem acesso soluo), os mtodos antigos
deixaram de ser teis e novas tecnologias se fizeram
necessrias.
O mtodo mais utilizado e confivel atualmente o de
medio de impedncia. As baterias VRLA comeam sua vida
til com uma impedncia tpica sempre muito similar dentro
do padro do fabricante.
No decorrer de sua vida til, com o processo de corroso
de suas placas ocorrendo, esta impedncia vai crescendo,
mas de forma homognea dentro de um mesmo banco em
uso. Qualquer desvio significativo de um elemento dentro da
mesma amostragem (banco) indica um problema provvel de
corroso excessiva e perda de confiabilidade.
Este problema pode ser ocasionado por perda de eletrlito,
devido a uma trinca no vazo. O mtodo mais comum de
medio circular uma corrente AC pelo elemento a ser
medido, calculando-se ento a impedncia do bloco.
Existem diversos aparelhos de teste, com algumas
particularidades e diferenas entre eles, dependendo do
fabricante, mas em suma, todos levam a resultados similares
aumentando, de forma significativa, a confiabilidade das baterias.
Estes testes devem ser feitos regularmente (no mnimo a
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Figura 2 Sistema de medio por bloco de baterias.
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cada seis meses) e, quanto maior for a regularidade, maior
ser a confiabilidade do sistema. Existem diversos sistemas de
medio por bloco de baterias que fazem esta medio em
tempo integral. Estes sistemas normalmente so bastante caros,
porm agregam muita confiabilidade aos bancos de baterias. A
figura acima mostra um destes sistemas de medio.
Verifica-se que as medies ocorrem em tempo real aos
valores de tenso, corrente, impedncia, alm de permitirem,
em caso de descarga, traar a curva de descarga bloco a
bloco, prevendo eventuais falhas e antecipando necessidades
de substituies.
importante lembrar que as substituies de alguns poucos
blocos dentro de um banco, apesar de no recomendadas, so
comuns. Lembramos ainda que as medies de impedncia
devem ser rotineiras, assim como devem ser mantidos os
registros para acompanhamento das tendncias das baterias e
seu envelhecimento.
Testes de sistemas completos Tambm so recomendados, mas nem sempre possveis
de serem realizados, testes completos de desligamento da
energia comercial e partida dos GMGs, com cargas resistivas
em substituio carga crtica.
Tais testes simulam a real condio de falha e podem
antever uma eventual falha de um ou mais componentes do
sistema em uma condio em que as falhas para a operao
sero nulas.
O grande problema destes testes que os sites de misso
crticas atuais funcionam 24h x 7 dias e no permitem
desligamentos. Mas, mesmo assim, a manuteno e a
simulao sero sempre o melhor mtodo de diagnstico de
falhas.
Tambm recomendamos o investimento em treinamento
das equipes de manuteno para que saibam operar os
equipamentos em caso de falhas e atuar em caso de
emergncia. Alm disso, manter contratos de manuteno
com um nvel de SLA aceitvel sua aplicao tambm
sugerido, pois somente os especialistas possuem prtica e
vivncia para atuar em casos de emergncia com rapidez e
eficincia.
Referncias: www.chlorideonline.com
M. Cocchi Preventive Maintenance Replacement;
AA_0004_1-1
G. Gambirasio The UPS handbook (3rd edition) Peter
Blend/David Bond; Escola Politcnica da Universidade de So
Paulo (Poli/USP).
*LuiS ToSSi engenheiro eletricista e diretor-geral da Chloride Brasil. Atua na rea de condicionamento de energia e aplicaes de misso crtica h 23 anos, com larga experincia em produtos, aplicaes e tecnologias de ponta.
HENRiQuE BRAGA engenheiro eletricista pela Fundao Educacional inaciana Pe. Saboia de Medeiros (FEi) e, desde 2001, atua na rea de sistemas par a cargas de misso crtica.Atualmente, gerente de servios da Masterguard do Brasil.
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Dvidas, sugestes e comentrios podem ser encaminhados para o e-mail [email protected]