AVALIAÇÃO DO SISTEMA ELÉTRICO DO HOSPITAL … · Figura 2.23 – Exemplos de buchas de passagem...

Universidade Federal do Rio de Janeiro

AVALIAÇÃO DO SISTEMA ELÉTRICO DO HOSPITAL UNIVERSITÁRIO

CLEMENTINO FRAGA FILHO – HUCFF PARA AÇÕES DE

MANUTENÇÃO E REFORMA

Jeronimo Fernando Pinheiro Mariano

2019





Projeto de Graduação apresentado ao Curso de

Engenharia Elétrica da Escola Politécnica,

Universidade Federal do Rio de Janeiro, como

parte dos requisitos necessários à obtenção do

título de Engenheiro.

Orientador: Jorge Nemésio Sousa

Rio de Janeiro

Novembro de 2019

iv

Mariano, Jeronimo Fernando Pinheiro

Avaliação do sistema elétrico do Hospital

Universitário Clementino Fraga Filho – HUCFF para

ações de manutenção e reforma / Jeronimo Fernando

Pinheiro Mariano. – Rio de Janeiro: UFRJ/ESCOLA

POLITÉCNICA/DEE, 2019.

XVI, 114 p.: il.; 29,7 cm.


Projeto de Graduação – UFRJ/ESCOLA

POLITÉCNICA/DEE. Departamento de Engenharia

Elétrica, 2019.

Referências Bibliográficas: p. 102 – 106.

1. Avaliação do Sistema Elétrico. 2. Subestação

Hospitalar. 3. Manutenção Preventiva. 4. Reforma

Elétrica. 5. Hospital Universitário.

I. Nemésio Sousa, Jorge. II. Universidade Federal

do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de

Engenharia Elétrica. III. Título.

v

Dedico este trabalho à minha mãe Terezinha (in memoriam),

à minha noiva Daniela, assim como ao meu pai Fernando e minha irmã Angelica,

por todo apoio e motivação que vocês me deram para que eu conseguisse chegar até aqui.

vi

AGRADECIMENTOS

Em primeiro lugar, agradeço a Deus por cada benção e vitória concedida durante esta

longa caminhada. Sempre que mais precisei, o caminho de Jesus foi o alicerce de minha vida.

Obrigado, meu Pai, por nunca desistir deste filho humilde.

O meu eterno obrigado à minha família, pela formação de educação e valores morais

transmitidos, e prometo que estes carregarei comigo aonde eu estiver. Obrigado, meu pai

Fernando Mariano, por sempre me conscientizar que, através da perseverança, realizaria mais

cedo ou mais tarde cada um de meus sonhos. Obrigado, minha irmã Angelica Pinheiro, por

enxergar em mim sua grande referência de irmão mais velho esforçado e nobre. Obrigado,

minha mãe Terezinha Pinheiro, por me amar incondicionalmente e confiar em mim em todos

os momentos. Seu maior sonho era ver os filhos formados, e por isso tenho esperança de que

este diploma de engenharia, conquistado com suor e sangue, possa honrar sua doce memória.

Agradeço à minha noiva Daniela Silva, por estar ao meu lado e me dando força em todos

os momentos. Desde que nos conhecemos, iluminamos o caminho um do outro rumo aos nossos

sonhos. Este amor sem limites me faz seguir adiante corajosamente, minha alma gêmea.

Aos meus amigos que me acompanharam, em especial Giovanni Panno, Jhonatan

Oliveira, Flávia Morais e Gabriel dos Santos, pois suas companhias foram por muitas vezes

sinônimos de superação e força de vontade. Obrigado, minha segunda família, pelo prazer de

cada almoço juntos, por cada estudo na biblioteca, cada abraço em momentos difíceis, cada

risada capaz de nos fazer esquecer dos problemas, e por muito mais. Será absolutamente

impossível esquecer por tudo que passamos juntos todos estes anos.

Aos meus inspirados educadores, desde os primórdios do colégio até o fim da

universidade, mas com especial carinho o meu obrigado aos Professores Jorge Luiz, Diego de

Oliveira e Jorge Nemésio, orientador deste Projeto Final, pela dedicação, paciência e por todos

os seus valorosos ensinamentos, e também ao Engenheiro Renan Lombardo, que muito me

auxiliou na parte prática do trabalho e nas visitas ao Hospital Universitário para coleta de dados.

Obrigado a todos os meus eternos mestres, que são exemplos de caráter que admiro com fervor.

E, finalmente, à Universidade Federal do Rio de Janeiro/UFRJ, por todos a quem tive o

privilégio de conhecer nestes últimos anos, pela oportunidade de minha ampla formação

acadêmica, e também por toda a vivência em minha graduação de engenharia elétrica.

vii

“Elevo os meus olhos para os montes, de onde vem o meu socorro?

O meu socorro vem do Senhor, que fez o céu e a terra.

Ele não deixará vacilar o teu pé; aquele que te guarda não tosquenejará.

Eis que não tosquenejará, nem dormirá, o guarda de Israel.

O Senhor é quem te guarda; o Senhor é a tua sombra à tua direita.

O sol não te molestará de dia, nem a lua de noite.

O Senhor te guardará de todo o mal; Ele guardará a tua alma.

O Senhor guardará a tua entrada e a tua saída, desde agora e para sempre.”

Salmos 121

viii

Resumo do Projeto de Graduação apresentado ao Departamento de Engenharia Elétrica da

Escola Politécnica da UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de

Engenheiro Eletricista.





Novembro de 2019


Curso: Engenharia Elétrica

Uma subestação de energia elétrica é uma instalação responsável majoritariamente por

receber energia das usinas geradoras, em níveis de tensão de transmissão, logo ainda

inapropriados para distribuição, e transformar essa energia para padrões adequados visando o

consumidor final. Para manter a subestação operando plena e ininterruptamente, são aplicadas

rotinas de manutenção preventiva em todos os equipamentos, isto é, um conjunto de ações para

reduzir ou evitar a queda no desempenho de determinado componente, obedecendo a um plano

de manutenção previamente elaborado, baseado em intervalos definidos de tempo.

Este projeto de graduação apresenta um referencial teórico acerca das definições dos

tipos e técnicas de manutenção, aspectos de subestações e seus equipamentos, indicadores de

qualidade e operacionalidade, análise simplificada do faturamento energético do hospital, entre

outros pontos relevantes. Considerando como caso de estudo as subestações hospitalares da

própria UFRJ, se discute o estado atual dos equipamentos elétricos relacionando com suas

respectivas manutenções preventivas, através de visitas de campo e entrevista com empresa

especialista, incluindo uma discussão da reforma elétrica hospitalar.

Palavras-chave: Avaliação do Sistema Elétrico; Subestação Hospitalar; Manutenção

Preventiva; Reforma Elétrica; Hospital Universitário.

ix

Abstract of Undergraduate Project presented to Department of Electrical Engineering of

POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Electrical Engineer.

EVALUATION OF THE ELECTRICAL SYSTEM OF HOSPITAL

UNIVERSITÁRIO CLEMENTINO FRAGA FILHO – HUCFF

FOR MAINTENANCE AND REFORM ACTIONS


November/2019

Advisor: Jorge Nemésio Sousa.

Course: Electrical Engineering

An electrical substation is a facility primarily responsible for receiving power from

generating plants at transmission voltage levels, which are still inappropriate for distribution,

and transforming this energy to standards used by the end consumer. In order to keep a full and

uninterrupted operational substation, preventive maintenance routines are applied to all

equipment, that is, a set of actions to reduce or prevent poor performance of specific

components, following an elaborate and previously operational maintenance plan, based on

defined time intervals.

This undergraduate project presents a theoretical framework regarding the definition of

maintenance types and techniques, aspects of substations and equipment, quality and

operational indicators, simplified analysis of hospital energy billing, among other relevant

issues. The current state of electrical equipment is discussed and related to their preventive

maintenance, as a case study as UFRJ own hospital substations, through field visits and

interview with specialized company, including a discussion of hospital’s electrical reform.

Keywords: Electrical System Evaluation; Hospital Substation; Preventive Maintenance;

Electrical Reform; Teaching Hospital.

x

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 1

1.1 APRESENTAÇÃO ............................................................................................... 1

1.2 OBJETIVOS .......................................................................................................... 3

1.3 IMPORTÂNCIA DO ESTUDO............................................................................ 4

1.4 LIMITAÇÕES DO ESTUDO ............................................................................... 6

1.5 DESCRIÇÃO DO TRABALHO ........................................................................... 7

1.6 METODOLOGIA DA PESQUISA ...................................................................... 8

2 REFERENCIAL TEÓRICO ......................................................................................... 10

2.1 CONCEITOS DE MANUTENÇÃO ................................................................... 10

2.1.1 Definição e tipos de manutenção ..................................................................... 10

2.1.2 Defeitos e falhas ................................................................................................ 12

2.1.3 Indicadores de qualidade e operacionalidade ................................................ 13

2.1.3.1 Taxa de Falha Observada – TXFO .............................................................. 13

2.1.3.2 Confiabilidade ............................................................................................. 16

2.1.3.3 Tempo Médio Entre Falhas – TMEF .......................................................... 16

2.1.3.4 Tempo Médio Para Falhar – TMPF ............................................................ 17

2.1.3.5 Tempo Médio Para Reparo – TMPR .......................................................... 18

2.1.3.6 Disponibilidade ........................................................................................... 19

2.1.3.7 Manutenibilidade ......................................................................................... 20

2.1.4 Manutenção em equipamentos elétricos de subestações ............................... 21

2.1.4.1 Técnicas preditivas de manutenção em subestações ................................... 21

2.1.4.2 Manutenção preventiva em subestações ..................................................... 23

2.2 HOSPITAL UNIVERSITÁRIO CLEMENTINO FRAGA FILHO ................... 24

2.2.1 Contexto histórico e social do HUCFF ........................................................... 24

2.2.2 Uso da energia elétrica hospitalar ................................................................... 26

2.2.3 Análise simplificada de faturamento energético do HUCFF ........................ 29

2.3 SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS .......................................................................... 36

2.3.1 Aspectos relevantes ........................................................................................... 36

2.3.2 Classificações de subestações ........................................................................... 39

xi

2.3.3 Localização de subestações .............................................................................. 41

2.3.4 Subestações hospitalares .................................................................................. 43

2.4 EQUIPAMENTOS EM SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS ................................... 47

2.4.1 Transformadores .............................................................................................. 47

2.4.1.1 Transformadores de potência ...................................................................... 47

2.4.1.2 Transformadores de instrumentos ............................................................... 50

2.4.2 Disjuntores ........................................................................................................ 53

2.4.3 Condutores elétricos ......................................................................................... 54

2.4.4 Chaves ................................................................................................................ 55

2.4.4.1 Chaves seccionadoras .................................................................................. 56

2.4.4.2 Chaves fusíveis ............................................................................................ 57

2.4.4.3 Chaves de aterramento ................................................................................ 58

2.4.5 Buchas isoladoras ............................................................................................. 59

2.4.6 Barramentos ...................................................................................................... 60

3 DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO .................................................................. 61

3.1 INTRODUÇÃO AO LEVANTAMENTO DE DADOS .................................... 61

3.2 RESULTADOS DAS PESQUISAS DE CAMPO .............................................. 62

3.2.1 Visita nas Subestações do HUCFF – parte 1 (abril de 2019) ........................ 62

3.2.2 Visita nas Subestações do HUCFF – parte 2 (junho de 2019) ....................... 79

3.2.3 Entrevista sobre a manutenção da SE HUCFF (agosto de 2019) ................. 86

4 DISCUSSÕES E RESULTADOS ................................................................................. 93

4.1 DISCUSSÕES SOBRE A REFORMA ELÉTRICA DAS SUBESTAÇÕES .... 93

4.2 PROBLEMAS EM SE DO HUCFF E PROPOSTAS DE SOLUÇÕES ............ 97

5 CONCLUSÃO ............................................................................................................... 100

5.1 CONCLUSÕES GERAIS DO TRABALHO .................................................... 100

5.2 SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS .................................................. 101

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................... 102

ANEXO A – Termo de compromisso para uso de dados em pesquisa .................................. 107

ANEXO B – Equipamentos e orçamento da reforma elétrica do HUCFF ............................ 108

ANEXO C – Especificações dos transformadores das subestações do HUCFF ................... 112

xii

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1 – Somatório do consumo das maiores unidades da UFRJ em junho de 2017........... 4

Figura 2.1 – Curvas típicas das probabilidades de falha em função do tempo......................... 14

Figura 2.2 – Curva da banheira e ciclo de vida dos equipamentos .......................................... 15

Figura 2.3 – Entrada principal do HUCFF, na Cidade Universitária ....................................... 25

Figura 2.4 – Esquemático de sistema IT-médico instalado ...................................................... 28

Figura 2.5 – Registro mensal em reais da demanda de ultrapassagem do HUCFF .................. 30

Figura 2.6 – Frequência mensal de demanda de ultrapassagem da UFRJ ................................ 31

Figura 2.7 – Frequência da demanda de ultrapassagem por unidade da UFRJ ........................ 31

Figura 2.8 – Registro acumulado da demanda de ultrapassagem por unidade da UFRJ .......... 32

Figura 2.9 – Registro mensal em reais do consumo de reativo do HUCFF ............................. 33

Figura 2.10 – Registro acumulado do consumo de reativo por unidade da UFRJ ................... 33

Figura 2.11 – Demanda registrada mensal em kW para triênio 2014-2015-2016 do HUCFF . 35

Figura 2.12 – Esquemático do sistema elétrico da geração ao consumo .................................. 37

Figura 2.13 – Identificação das Zonas de Risco, Controlada e Livre da instalação ................. 42

Figura 2.14 – Esquema de transformador indicando o fluxo magnético pelo núcleo .............. 47

Figura 2.15 – Esquemático de lista de peças de transformador de potência trifásico .............. 49

Figura 2.16 – Exemplo de transformador de potencial ............................................................ 51

Figura 2.17 – Exemplo de transformador de corrente .............................................................. 52

Figura 2.18 – Exemplo de disjuntor trifásico de subestação .................................................... 54

Figura 2.19 – Camadas de um cabo de alta tensão isolado ...................................................... 55

Figura 2.20 – Exemplo de chave seccionadora tripolar ............................................................ 57

Figura 2.21 – Exemplo de chave fusível de 15 kV e 100 A ..................................................... 58

Figura 2.22 – Exemplo de chave de aterramento tetrapolar ..................................................... 58

Figura 2.23 – Exemplos de buchas de passagem isolantes em porcelanato ............................. 59

Figura 2.24 – Exemplo de barramento trifásico de 100 A para disjuntores ............................. 60

Figura 3.1 – Entrada da SE-1 do subsolo do HUCFF .............................................................. 63

Figura 3.2 – Equipamentos de proteção e transferência automática na SE-1........................... 63

Figura 3.3 – Esquemático com informações sobre a transferência de alimentação ................. 64

Figura 3.4 – Transformadores de potencial na SE-1 ................................................................ 65

Figura 3.5 – Transformadores de corrente na SE-1 .................................................................. 65

Figura 3.6 – Medidor e selos da concessionária no quadro na entrada da SE-1 ...................... 66

xiii

Figura 3.7 – Um dos transformadores de potência da SE-1 em pleno funcionamento ............ 67

Figura 3.8 – As informações de placa de um dos disjuntores da SE-1..................................... 67

Figura 3.9 – Um disjuntor Siemens de 1000 A apoiado em cadeira ........................................ 68

Figura 3.10 – Armário de disjuntores da SE-1 ......................................................................... 69

Figura 3.11 – Uma visão geral da SE-1 do HUCFF ................................................................. 70

Figura 3.12 – Chaves ligadas (acima) e desligadas (abaixo) de transformadores na SE-1 ...... 70

Figura 3.13 – Chaves do tipo Gardy de um dos transformadores na SE-1 .............................. 71

Figura 3.14 – Placa de identificação das chaves do tipo Gardy ............................................... 71

Figura 3.15 – Painel de medição das correntes e tensão dos transformadores da SE-1 ........... 72

Figura 3.16 – Equipamento PET alimentado pela SE-1 ........................................................... 73

Figura 3.17 – Transformador a seco da SE-1 que alimenta o PET-CT .................................... 73

Figura 3.18 – Dados de placa de transformador a seco em operação na SE-1 ......................... 74

Figura 3.19 – Quadro com barramento, divisão de circuitos e disjuntor geral da SE-2 ........... 74

Figura 3.20 – Transformador novo a ser instalado durante a reforma da SE-2 ........................ 75

Figura 3.21 – Um dos dois transformadores de potência presentes na SE-2............................ 75

Figura 3.22 – Imagens da placa de fábrica de um transformador da SE-2 ............................... 76

Figura 3.23 – Buchas isolantes de um dos transformadores em detalhe .................................. 77

Figura 3.24 – Conjunto de disjuntores da SE-2 em operação .................................................. 78

Figura 3.25 – Corredor no entrepiso do décimo terceiro andar do HUCFF onde está a SE-3 . 79

Figura 3.26 – Um dos disjuntores dos transformadores da SE-3 ............................................. 80

Figura 3.27 – Telas de proteção nas janelas e grandes barramentos da SE-3 .......................... 80

Figura 3.28 – Disjuntor (frente) e transformador n°7 (atrás) na SE-3 ...................................... 81

Figura 3.29 – Transformador n°9 da SE-3 conectado com as chaves e barramentos............... 82

Figura 3.30 – Identificação das ligações da SE-1 com transformadores da SE-3 .................... 82

Figura 3.31 – Uma visão geral da SE-3 do HUCFF ................................................................. 83

Figura 3.32 – Disjuntores de 800 A (esquerda) e de 1600 A (direita) em operação ................ 84

Figura 3.33 – Conexões em barramentos substituindo os cabos derretidos em 2017 .............. 85

Figura 3.34 – Visão ampla de barramentos, disjuntores e chaves na SE-3 .............................. 86

Figura 4.1 – Planta baixa do subsolo do HUCFF com destaque para as SE-1 e SE-2 ............. 95

xiv

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 – Comparação de características básicas das estratégias de manutenção ............... 10

Tabela 2.2 – Demandas mensais contratada e registrada para o HUCFF entre 2014 e 2016 ... 34

Tabela 2.3 – Raios de delimitação entre zonas para faixas de tensão da instalação ................ 42

Tabela 2.4 – TMEF de equipamentos médico-hospitalares da UNICAMP em 2002 ............. 45

Tabela 4.1 – Resumo de problemas e soluções para os equipamentos elétricos do HUCFF... 99

Tabela B.1 – Orçamento de serviços administrativos da obra ............................................... 108

Tabela B.2 – Dados de orçamento e taxas detalhadas da reforma elétrica do HUCFF .......... 108

Tabela B.3 – Lista de equipamentos e orçamento para a reforma da SE-1 do HUCFF ......... 109



Tabela C.1 – Informações técnicas sobre os transformadores da SE-1 do HUCFF ............... 112



xv

LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

AC Alternating Current

AF Alimentação de Força

ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica

ANSI American National Standards Institute

ART Anotação de Responsabilidade Técnica

AT Alta Tensão – Tensões entre 36,2 kV e 230 kV

BDI Benefícios e Despesas Indiretas

BT Baixa Tensão – Tensões inferiores a 1,0 kV

CCS Centro de Ciências da Saúde da UFRJ

CDC Centro de Distribuição de Carga

CLP Controlador Lógico Programável

cm Centímetro, unidade de comprimento: 10−2 m

CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente

COPPE Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia

CREA Conselho Regional de Engenharia e Agronomia

CT Centro de Tecnologia da UFRJ

CTI Centro de Tratamento Intensivo

dB Decibel, unidade de intensidade sonora

DC Direct Current

DISP Disponibilidade do equipamento ou sistema

DSI Dispositivo Supervisor de Isolamento

DST Dispositivo Supervisor de Temperatura

EAT Extra Alta Tensão – Tensões entre 230 kV e 750 kV

EMC Compatibilidade Eletromagnética

EMI Interferência Eletromagnética

EPI Equipamento de Proteção Individual

EPR Etileno Propileno

ETU Escritório Técnico da UFRJ

FO Faculdade de Odontologia da UFRJ

GE General Electric Company

xvi

HU Hospital Universitário

HUCFF Hospital Universitário Clementino Fraga Filho

Hz Hertz, unidade de frequência

IEC International Electrotechnical Commission

IEEE Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos

INDI Indisponibilidade do equipamento ou sistema

kA Kilo-Ampères, unidade de corrente elétrica: 1 × 103 A

kV Kilo-Volts, unidade de tensão elétrica: 1 × 103 V

kVA Kilo-Volt-Ampères, unidade de potência elétrica aparente: 1 × 103 VA

kvar Kilo-Volt-Ampères reativo, unidade de potência elétrica reativa: 1 × 103 Var

kW Kilo-Watts ou quilowatts, unidade de potência elétrica ativa: 1 × 103 W

LADETEC Laboratório de Apoio ao Desenvolvimento Tecnológico

LIGHT Light Serviços de Eletricidade S. A. Concessionária de energia elétrica do RJ

m Metro, unidade de medição de comprimento

mA Mili-Ampéres, unidade de corrente elétrica: 10−3 A

MEC Ministério da Educação

mm² Milímetro quadrado, unidade de área: 10−6 m²

MT Média Tensão – Tensões entre 1,0 kV e 36,2 kV

MTBF Mean Time Between Failures

MTTF Mean Time To Failure

MTTR Mean Time To Repair

MW Mega-Watts ou megawatts, unidade de potência elétrica ativa: 1 × 106 W

NBR Norma Técnica Brasileira

NP Número de Paradas do equipamento ou sistema

NR Norma Regulamentadora

PCB Bifenilas Policloradas

PE Ponto de instalação Energizado

PET-CT Tomografia Computadorizada por Emissão de Pósitrons

PPM Partes Por Milhão

PVC Cloreto de polivinila

QGBT Quadro Geral de Baixa Tensão

QRF Quadro de Religação de Força

Rc Raio de delimitação entre ZC e ZL

xvii

RECON Regulamentação para o fornecimento de energia elétrica para os Consumidores

Rr Raio de delimitação entre ZR e ZC

RTC Relação de transformação do TC

RTP Relação de transformação do TP

SE Subestação de Energia Elétrica

SI Superfície Isolante

SPDA Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas

STEL Sociedade Técnica de Eletricidade

SUS Sistema Único de Saúde

TC Transformador de Corrente (de instrumentação)

TCAT Tempo Calendário Total

TCC Trabalho de Conclusão de Curso

TMAT Tempo de Manutenção Total

TMEF Tempo Médio Entre Falhas

TMPF Tempo Médio Para Falhar

TMPR Tempo Médio Para Reparo

TOPT Tempo de Operação Total

TP Transformador de Potencial (de instrumentação)

TR Tonelada de Refrigeração

TXFO Taxa de Falha Observada

UAT Ultra Alta Tensão – Tensões superiores a 750 kV

UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro

UNICAMP Universidade Estadual de Campinas

XLPE Polietileno

ZC Zona Controlada

ZL Zona Livre

ZR Zona de Risco

1

1 INTRODUÇÃO

1.1 APRESENTAÇÃO

Uma Subestação (SE) de energia elétrica é uma instalação responsável por receber a

energia do sistema de geração ou transmissão, transformar os níveis de tensão por meio de

equipamentos de controle e proteção para, assim, repassar essa energia, com segurança, ao setor

de distribuição, até alcançar o consumidor final. Através dos transformadores (equipamentos

de conversão eletromecânica de energia) presentes na SE é feito o aumento ou a redução da

tensão para níveis adequados ou, em alguns casos, o desacoplamento elétrico da rede, já que

durante a transmissão o nível de tensão é elevado justamente para que não haja perdas de

energia por efeito Joule, consideradas perdas técnicas de transmissão.

A energia elétrica que chega na subestação é oriunda de usinas geradoras ou de linhas

de transmissão e, por este motivo, trata-se de um ambiente que envolve níveis elevados de

tensão elétrica. Essa energia é fundamental para o funcionamento no dia a dia de indústrias,

comércios, escolas, hospitais, residências e estabelecimentos em geral. Por essas e outras razões

a manutenção de subestação de energia elétrica e de linhas de transmissão é um trabalho que

deve ser executado com grande responsabilidade, de acordo com a ULTRA ENERGIA [1].

Com a finalidade de garantir a qualidade, a confiabilidade e a continuidade do

fornecimento de energia, são necessárias manutenções periódicas que devem ser executadas

por empresas especializadas com emissão de laudo elétrico e ART – Anotação de

Responsabilidade, segundo a POTENCIAL ENERGIA [2].

Objetivando detectar falhas e medidas necessárias para manter o sistema em operação

ou no mínimo em condições dentro das especificações do fabricante, eis a manutenção

preventiva, conhecida como o conjunto de ações desenvolvidas sobre um equipamento ou

sistema com programação antecipada e efetuada dentro de uma periodicidade através de ações

sistemáticas, levando-se em consideração as condições operativas. GCMMEL [3] ressalta que

dentre estas atividades incluem-se ensaios, ajustes e testes de rotina, inspeções, limpeza geral,

lubrificação, coleta de dados, reconstituição de partes com características alteradas, substituição

de componentes desgastados, adaptação de componentes, entre outras.

2

Desta forma, a manutenção preventiva, ao intervir e analisar diretamente os

equipamentos, permite a correção de anomalias e a substituição de componentes cuja

deterioração ou desgaste são detectados ou previstos. Ao revés, condições desfavoráveis,

negligência e descuido na operação da subestação podem resultar em defeitos e falhas, algumas

prematuras, e até em perda total dos equipamentos.

Embora a tensão seja comumente reduzida na subestação para fins de distribuição, ainda

se faz necessário transformadores auxiliares, na maioria dos casos nos centros urbanos, para

fornecer um nível de tensão adequado ao dispêndio, seja residencial ou comercial. Segundo

COSTA [4], para o consumidor industrial, é comum que a própria subestação possa servir como

ponto de entrega de energia.

Somado a isso, MUZY [5] comenta acerca de outro dispositivo de vital importância: o

disjuntor, equipamento capaz de responder às faltas no sistema e eventualmente isolar trechos

com defeito ou falha na rede. Os disjuntores são classificados como equipamento de manobra,

permitindo mudar a configuração de um sistema elétrico, interromper a passagem de corrente

e principalmente extinguir arcos elétricos com elevadas correntes de quiloamperes (kA).

Referência no tratamento de diversas patologias de alta complexidade, o HUCFF –

Hospital Universitário Clementino Fraga Filho, é o principal complexo médico-hospitalar da

UFRJ – Universidade Federal do Rio de Janeiro, sendo considerado um dos mais importantes

hospitais universitários do Brasil, além de realizar procedimentos inéditos e estudos pioneiros

em parceria com entidades nacionais e internacionais. Conforme ARAÚJO e LETA [6], o

HUCFF é um centro de excelência em ensino, pesquisa e extensão, braço assistencial da UFRJ

e vinculado ao MEC – Ministério da Educação e ao SUS – Sistema Único de Saúde, atendendo

através de agendamento feito antecipadamente nos postos de saúde.

Logo, a manutenção adequada dos equipamentos desta subestação hospitalar torna-se

absolutamente necessária com a finalidade de evitar prejuízos de natureza econômica (elevadas

faturas de energia do HUCFF, por exemplo) e técnica (defeitos inesperados durante o

funcionamento de máquinas, por exemplo), além de preservar a segurança dos funcionários e a

integridade da qualidade do atendimento, para todos que usufruem dos serviços do hospital.

3

1.2 OBJETIVOS

A proposta deste trabalho é de, inicialmente, contemplar as situações passada e atual no

âmbito da manutenção preventiva nas instalações das subestações do HUCFF para, dessa

maneira, poder comparar com o estado ideal de preservação e acompanhamento dos

equipamentos elétricos, sendo amparado por diferentes referências da literatura e das normas

da ABNT. Para isso, foram necessárias visitas periódicas e acompanhamento da rotina de

manutenção das subestações do HUCFF, acompanhado de pessoal autorizado e amparado pela

divisão de engenharia do hospital.

Ademais, objetiva-se estudar e aprofundar o funcionamento em detalhes por meio do

estudo de caso das subestações do HUCFF, de seus equipamentos e ensaios de manutenção

preventiva. Apresentar os aspectos teóricos gerais da manutenção preventiva em subestações

elétricas também é um dos focos desse estudo.

Concomitante à descrição dos principais equipamentos na SE, além dos processos

responsáveis por manter sua boa operação, será feito um breve estudo da bibliografia acerca

destes e de suas manutenções individualmente e histórico de funcionamento. A tomada de dados

e pesquisa de campo serão alicerce para interconectar o conhecimento teórico de operação e

manutenção de equipamentos elétricos ao da realidade desta subestação hospitalar.

Outro objetivo é que este trabalho sirva também como motivação para que mais

graduandos possam direcionar um maior número de pesquisas para outras unidades que não a

do próprio curso, a fim de tornar o processo de encerramento da graduação uma atividade

efetivamente multidisciplinar, através de um projeto de interesse da própria universidade.

Logo então, com este estudo comparativo, será possível realizar uma profunda análise

das discrepâncias entre a esperada e a real situação de funcionamento dos equipamentos, além

dos diversos impactos que isso pode causar para a subestação e também financeiramente para

a UFRJ. Com isso em mente, será relevante propor ao final deste trabalho melhorias em uma

rotina de manutenção para tal subestação, acompanhada de propostas técnicas viáveis ao

orçamento da universidade para curto e médio prazos.

4

1.3 IMPORTÂNCIA DO ESTUDO

A pesquisa de campo, realizada sob supervisão do HUCFF, é a maior parte deste

trabalho e dedicada à prospecção de dados na SE. Sendo assim, haverá a necessidade de

descrever e acompanhar as atividades em uma subestação hospitalar em plena atividade, sendo

esta uma boa experiência para um formando de engenharia elétrica.

Ademais, como o ensino teórico da área de subestações elétricas é escasso e pouco

abordado na graduação da Politécnica da UFRJ, o projeto final de curso desenvolve

oportunidade para pesquisa e aprimoramento do assunto. Houve também um interesse pessoal

pelo tema devido à carência de trabalhos na engenharia elétrica envolvendo hospitais e demais

centros de saúde e pela relevância desta Unidade para a UFRJ.

De acordo com dados do ETU – Escritório Técnico da Universidade, de 2012, são cerca

de 1200 pacientes diários de atendimentos ambulatoriais ou exames, e 200 internações diárias

mantidas pela Unidade, com o maior número de consultas no Rio de Janeiro. Segundo

CARVALHO [7], em média, são feitas diariamente 25 cirurgias no HUCFF, que ocupa 110 mil

m2, na Ilha do Fundão. Além disso, o HUCFF possui um custo de energia elétrica superior a R$

5 milhões anuais, média entre os anos de 2014 e 2016.

Figura 1.1 – Somatório do consumo das maiores unidades da UFRJ em junho de 2017.

Fonte: o autor.

5

A Figura 1.1 mostra que o HUCFF foi a terceira maior unidade da UFRJ alimentada

pela concessionária Light nos quesitos consumo e demanda no mês de junho de 2017,

representando respectivamente 13% do consumo e 9% da demanda registrada da Universidade

no referido mês. Evidentemente que a energia elétrica mencionada consumida e demandada

pelo HUCFF e seus dados orçamentários estão relacionados, direta ou indiretamente, à

manutenção e ao funcionamento adequado de suas subestações e instalações.

Além disso, existe mais de uma disposição normativa para instalações de média tensão

das empresas concessionárias de energia elétrica do Rio de Janeiro onde há fornecimento para

a UFRJ. Estão nesse caso a Light Serviços de Eletricidade S.A. – para o município do Rio de

Janeiro – e a Enel SpA1, para Xerém/Santa Cruz da Serra e Macaé. Esse conhecimento é base

para verificar o que excede a NBR 14039:2005 [9] – Instalações Elétricas de Média Tensão de

1,0 kV a 36,2 kV, de modo a otimizar os procedimentos da UFRJ em MT.

Ademais, há que apurar as diferenças entre as disposições da concessionária que atende

ao HUCFF e desta para com a norma técnica, a fim de uma síntese das melhores conveniências

para a própria UFRJ. As disposições da Light, em parte deste trabalho, constam em LIGHT

RECON [10], ao passo que as da Enel são dispersas em textos avulsos de acordo com o tema

envolvido, a consultar os Critérios de Projeto Ampla (CPA), desconsideradas neste por fugirem

ao escopo.

Segundo a ABNT, a NBR 14039:2005 não se aplica “às instalações elétricas de

concessionários dos serviços de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica, no

exercício de suas funções em serviço de utilidade pública”. Por outro lado, consulta ao

especialista MORENO [11] confirma a base jurídica pela qual a concessionária tem outorga do

poder público (Aneel) para prover serviço de eletricidade com regulamentos técnicos que

podem se sobrepor aos da ABNT.

1 A Enel Distribuição Rio é uma empresa de distribuição de energia elétrica atuante em diversos municípios do

Rio de Janeiro com sede em Niterói. Era conhecida anteriormente como Ampla Energia, mas esta divulgou ao

final de 2016 que passaria a utilizar a marca padronizada de seu acionista controlador. Atendem também a este

serviço no RJ a Energisa e a Light, esta última possuindo área de concessão nos principais municípios do estado

incluindo a capital (sua sede e maior polo consumidor) e a maior parte da baixada fluminense. LIGHT [8].

6

Considerando que há instalações de média tensão nos domínios da UFRJ – como grande

consumidor – e fora dos domínios das concessionárias, a restrição da norma desperta a

conveniência de comparar as normas regulamentadoras da concessionária, e que em princípio

devem ser obedecidas, com a NBR 14039:2005 que, por forte razão, também deve ser cumprida.

Embora haja informações presentes no RECON da Light que não estejam relacionadas

aos aspectos presentes nas NBR (como obrigações da empresa, responsabilidades do

consumidor, regras de segurança próprias, medição de faturamento etc.), observa-se que, ainda

de acordo com MORENO [11], na prática a maioria das concessionárias prefere

voluntariamente seguir o que as normas ABNT prescrevem, já que assim se amparam em

documentos exaustivamente discutidos e aprovados pela comunidade técnica nacional.

Assim sendo, este trabalho preserva as normativas da Light (concessionária que atende

a SE do HUCFF), da ABNT e demais referências bibliográficas contidas no Capítulo 2 para a

análise da manutenção preventiva realizada nas subestações do HUCFF.

1.4 LIMITAÇÕES DO ESTUDO

Algumas das limitações deste estudo consistem na escolha do próprio tema, de sua

relevância e motivação, como consta na Seção 1.3, respectivamente, a fim de um trabalho rico

em conteúdo, mas sem perda de especificidade. Embora haja dois tipos de manutenção

formalmente consolidadas (preventiva e corretiva), o enfoque maior deste trabalho se dá na

manutenção preventiva, isto é, no sentido de reduzir a probabilidade de falhas e degradação de

equipamentos através de intervenções programadas. A manutenção corretiva e a aplicação de

técnicas preditivas de manutenção terão ocasionais participações neste projeto.

Igualmente amplas são as pesquisas nos ramos de instalações elétricas e de subestações,

da área de sistemas de potência. Entretanto, limitou-se o trabalho para a SE do hospital da

UFRJ, para que fosse possível uma análise acerca dos equipamentos e máquinas instalados.

Consequentemente, restringiu-se também a uma única concessionária – no caso, a Light – que

atende ao serviço nesta subestação. É de conhecimento público que cada empresa possui seu

próprio padrão de medição e normas regulamentadoras, o que representa que um estudo de SE

em outro campus da UFRJ resultaria em analisar os padrões de uma concessionária diferente.

7

Além disso, as técnicas e ensaios acerca da manutenção em subestação pertencem ao

seu corpo técnico responsável, o que significa que tais dados não são de domínio público, e

alguns dos conhecimentos inclusive com acesso restritivo. Todavia, ao longo das visitas

periódicas na SE do HUCFF, em parceria com a divisão de engenharia do hospital, foi possível

acessar algumas destas informações a caráter exclusivamente acadêmico para esta pesquisa.

1.5 DESCRIÇÃO DO TRABALHO

Este projeto final de graduação está dividido em quatro capítulos, a serem brevemente

resumidos nesta Seção: Capítulo 1 – Introdução, Capítulo 2 – Referencial Teórico, Capítulo 3

– Desenvolvimento do Trabalho, Capítulo 4 – Discussões e Resultados, Capítulo 5 – Conclusão,

e finalmente as Referências Bibliográficas e Anexos do trabalho.

O Capítulo 1 apresenta os objetivos do estudo, sua importância e limitações inerentes,

além da metodologia de pesquisa utilizada neste trabalho. Neste capítulo, são mostrados os

conceitos iniciais de subestação e manutenção preventiva, a relevância do caso base do HUCFF,

algumas das discrepâncias entre ABNT e concessionária de energia e, ademais, discutir a

estratégia das visitas de campo para monitoramento e tomada de dados.

O Capítulo 2 apresenta um referencial teórico com abordagem predominantemente

teórica sobre os conceitos do estudo, através do material pesquisado referente à temática,

repleto de definições importantes para a compreensão do projeto. Neste capítulo, são mostrados

os conceitos e tipos de manutenção, seus principais indicadores de qualidade e

operacionalidade, o contexto histórico-social do HUCFF e uma análise simplificada de seu

faturamento energético, aspectos relevantes e classificações das subestações elétricas incluindo

as hospitalares, detalhamento de operação dos equipamentos mais comuns tais quais

transformadores, disjuntores, chaves, entre outros.

O Capítulo 3 apresenta o desenvolvimento do tema principal, ou seja, a descrição do

estudo de caso, desde a coleta de dados em campo, perpassando as discussões com base no

referencial teórico apresentado, até os principais resultados obtidos com o trabalho. Neste

capítulo, são mostradas em maiores detalhes as visitas técnicas em cada uma das subestações

8

do Hospital do Fundão, relatos de engenheiros que trabalham no local, e uma entrevista com

empresa especialista em manutenção e prestadora de serviços ao HUCFF.

O Capítulo 4 apresenta uma discussão sobre a reforma elétrica hospitalar focada nos

equipamentos das subestações, orçamentos de alguns serviços cruciais e alguns dados

específicos sobre a obra de revitalização. Neste capítulo, resumem-se os principais resultados

obtidos nas visitas de campo, tratando as problemáticas encontradas nas SE tratando os níveis

de risco de cada equipamento, e possíveis soluções de implementação por parte do hospital.

O Capítulo 5 apresenta as análises conclusivas do trabalho, com base em tudo que foi

dissertado, e as recomendações para os trabalhos futuros. Neste capítulo, são mostradas as

considerações finais e alguns pontos de destaque, como os estados de alguns equipamentos,

comentários acerca das visitas de campo e entrevista, além de sugestões para rotina de

manutenção preventiva das subestações.

1.6 METODOLOGIA DA PESQUISA

Nesta Seção, qualifica-se a metodologia da pesquisa deste estudo conforme GIL [12] e

também SILVA e MENEZES [13], apresentando as etapas realizadas ao longo do

desenvolvimento, descrevendo os aspectos metodológicos utilizados e classificando a pesquisa

quanto à sua natureza, seus objetivos, sua abordagem ao tema e seus procedimentos técnicos.

A pesquisa é classificada por GIL [12] como sendo o “processo formal e sistemático de

desenvolvimento do método científico, com o objetivo fundamental de descobrir respostas para

problemas mediante o emprego de procedimentos científicos”. A mesma pode ainda ser

definida como uma ação de busca, indagação e investigação minuciosa para averiguação da

realidade, com o intuito de estabelecer fatos ou princípios relativos a um campo qualquer do

conhecimento. De acordo com SILVA e MENEZES [13], as pesquisas podem ser classificadas

quanto à natureza em: Pesquisa Básica, com objetivo de gerar conhecimentos novos úteis para

o avanço da ciência e sem aplicação prática prevista; Pesquisa Aplicada, com objetivo de gerar

conhecimentos para aplicação prática dirigidos à solução de problemas específicos.

9

Além disso, GIL [12] classifica os objetivos de uma pesquisa como: Exploratória, que

visa proporcionar maior familiaridade com o problema com vistas a torná-lo explícito ou a

construir hipóteses – assumindo, em geral, as formas de Pesquisa Bibliográfica e Estudo de

Caso; Descritiva, que visa descrever as características de determinada população ou fenômeno

ou o estabelecimento de relações entre variáveis, envolvendo o uso de técnicas padronizadas de

coleta de dados – assumindo, em geral, a forma de Levantamento; Explicativa, que visa

identificar os fatores que determinam ou contribuem para a ocorrência dos fenômenos,

requerendo o uso de método experimental ou observacional – assumindo, em geral, as formas

de Pesquisa Experimental e Ex Post Facto.

Em relação à forma de abordagem do tema [13], a pesquisa pode ser ainda:

Quantitativa, o que significa traduzir em números as opiniões e informações para classificá-

las e analisá-las, requerendo o uso de técnicas estatísticas; Qualitativa, em que há uma relação

dinâmica entre o mundo real e o sujeito, onde a interpretação dos fenômenos e a atribuição de

significados são básicas no processo por ser descritivo, já que o ambiente natural é a fonte para

coleta de dados e o pesquisador é o instrumento-chave, não requerendo métodos estatísticos.

Do ponto de vista dos procedimentos técnicos [12], a pesquisa pode ser ainda:

Bibliográfica, quando elaborada a partir de material já publicado e constituído principalmente

de livros ou artigos de periódicos; Documental, quando elaborada a partir de materiais que não

receberam tratamento analítico; Experimental, quando a partir de um objeto de estudo são

selecionadas as variáveis capazes de influenciá-lo e definem-se as formas de controle e

observação dos efeitos que a variável produz no objeto; Levantamento, quando a pesquisa

envolve a interrogação direta das pessoas cujo comportamento se deseja conhecer; Estudo de

caso, quando envolve o estudo profundo e exaustivo de um ou poucos objetos de maneira que

se permita o seu amplo e detalhado conhecimento; Ex Post Facto, quando o experimento se

realiza depois dos fatos; Ação, quando concebida e realizada em associação com uma ação ou

com a resolução de um problema coletivo; Participante, quando se desenvolve a partir da

interação entre pesquisadores e membros das situações investigadas.

Portanto, segundo as classificações metodológicas abordadas [12] [13], este TCC –

Trabalho de Conclusão de Curso foi desenvolvido através de uma Pesquisa Aplicada, com

Objetivos Exploratórios, utilizando a Abordagem Qualitativa, e em caráter de Pesquisa

Bibliográfica associada ao Estudo de Caso, com base em literatura pertinente.

10

2 REFERENCIAL TEÓRICO

2.1 CONCEITOS DE MANUTENÇÃO

2.1.1 Definição e tipos de manutenção

A manutenção, segundo NEMÉSIO SOUSA [14], é toda “ação necessária para que um

item seja conservado ou restaurado, de modo a permanecer em conformidade com uma

condição especificada”. Sua importância está em aumentar a confiabilidade dos produtos e

serviços, além de melhorias na qualidade e minimização dos custos, e cujo objetivo principal é

a busca da máxima disponibilidade operacional de equipamentos, sistemas ou instalações.

Tradicionalmente, pode ser dividida em dois grandes grupos: a manutenção preventiva

e a corretiva, além de um conjunto de técnicas preditivas, servindo, em sua maioria, como

levantamento de parâmetros para execução de manutenção preventiva. Em ordem cronológica,

a situação ideal é a realização da manutenção preventiva constante, para que a corretiva apenas

seja realizada se necessário.

Tabela 2.1– Comparação de características básicas das estratégias de manutenção.

Estratégia Resumo Custo para

implementar Vantagens Desvantagens

Corretiva Consertar

quando quebrar Baixo

Ideal para

equipamentos não

essenciais

Pode levar a custos de

reparo que aumentam

inesperadamente

Preventiva

Feita de acordo

com um

cronograma pré-

definido

Médio

Melhor estratégia

para implementar

quando não há

conhecimento

aprofundado sobre

o assunto

Os cronogramas

geralmente são

ineficientes quando

comparados com a

aplicação das técnicas

preditivas de manutenção

Fonte: adaptado de FERSILTEC [15].

Além das estratégias comentadas na Tabela 2.1, há também as técnicas preditivas de

manutenção, baseadas no monitoramento das condições, acompanhamento estatístico ou por

medições de sensores. Mesmo com custos de implementação elevados, o que pode ser uma falsa

desvantagem, têm a vantagem de poder haver monitoramento com sensores e instrumentação

que informe, em tempo real, as condições operacionais dos equipamentos da planta.

11

A manutenção preventiva pode ser definida como um conjunto de ações desenvolvidas

para reduzir ou evitar a queda no desempenho de determinado equipamento, obedecendo a um

plano de manutenção previamente elaborado, baseado em intervalos definidos de tempo,

conforme SOUZA et al. [16]. Este tipo de manutenção caracteriza-se pelo trabalho sistemático

em evitar a ocorrência de falhas procurando a sua prevenção, mantendo um controle contínuo

sobre o equipamento, com o intuito de mantê-lo em plenas condições de operação conforme

dados do fabricante. É considerada como o ponto de apoio das atividades de manutenção,

envolvendo tarefas periódicas tais como inspeções, substituição de peças e reparos.

A inspeção é fundamental já que consiste em uma análise crítica e verificação de estado

real do item através dos sentidos humanos. Através desses dados, pode-se complementar

informações estatísticas para manutenções de rotina, realizadas sem desligamento de

equipamentos, e manutenções sistemáticas, quando o equipamento tem seu funcionamento

interrompido após um período de trabalho cumprindo um programa pré-determinado.

As técnicas preditivas de manutenção também são conhecidas como ‘manutenção sob

condição’, ou ‘manutenção com base no estado do equipamento’. O estudo da aplicação das

técnicas preditivas de manutenção trata de definir o estado futuro de um equipamento ou

sistema, por meio dos dados coletados ao longo do tempo por uma instrumentação específica,

verificando e analisando a tendência de variáveis e parâmetros indicativos do estado

operacional do equipamento. Estas técnicas caracterizam-se pela previsibilidade da

deterioração do equipamento, prevenindo falhas por meio do monitoramento dos parâmetros

principais, com o equipamento em funcionamento [16].

NEMÉSIO SOUSA [14] ressalta ainda que alguns dos objetivos da aplicação de tais

técnicas preditivas são a parada do equipamento em momento adequado, o aumento da

disponibilidade e confiabilidade do equipamento e a determinação de parâmetros preventivos.

As vantagens oferecidas são, dentre outras: intervenções programadas de menor custo,

otimização da manutenção e do estoque de peças, detecção de defeitos intermediários que

antecedem uma falha, informações periódicas da situação das máquinas e equipamentos e

fornecimento de dados para melhor gestão de peças e componentes sobressalentes.

12

A manutenção corretiva pode ser interpretada [14] como o conjunto de ações

desenvolvidas para fazer um equipamento retornar às condições especificadas após ocorrências

anormais – defeitos ou falhas. Em outras palavras, é deixar operar até o surgimento de uma

falha que interrompa o equipamento, ou até a ocorrência de um defeito que provoque a perda

da sua função operacional, que justifique a intervenção. Pode incluir ainda técnicas de

acompanhamento, intervenções programadas ou mesmo emergenciais.

Alguns autores, tal qual SOUZA et al. [16], consideram uma divisão desta manutenção

corretiva em planejada e não-planejada. A primeira possibilita o planejamento dos recursos

necessários para a intervenção da manutenção, uma vez que a falha é esperada; a segunda é a

correção da falha de modo aleatório a fim de evitar outras consequências tendo em vista que

não há tempo para preparação de componentes ou de plano de serviço. Na manutenção corretiva

planejada, tem-se uma condição anormal de operação de um equipamento, e a correção depende

de decisão gerencial, em função de acompanhamento preditivo ou pela decisão de operar até a

quebra. Na manutenção corretiva não planejada, tem-se a atuação das equipes de manutenção

em fatos que já ocorreram, sejam estes fatos desempenhos inferiores ao almejado, defeitos ou

uma falha, podendo causar grandes perdas por interrupção da produção.

2.1.2 Defeitos e falhas

Os defeitos e as falhas em equipamentos muitas vezes são conceitos confundidos,

devido ao mesmo caráter impeditivo para operação plena. É necessário elucidar estas distinções

com minúcias antes de uma classificação mais robusta dos tipos de falhas e suas características.

De acordo com a NBR 5462:1994 [17], as falhas são caracterizadas como ocorrências que

impedem o equipamento, impossibilitando-o de desempenhar sua função requerida. O defeito,

por sua vez, é qualquer desvio de uma característica de um item em relação aos seus requisitos.

Para NEMÉSIO SOUSA [14], defeito se trata de toda ocorrência anormal que não

impede o equipamento, mas pode acarretar sua indisponibilidade. A falha seria uma ocorrência

que impede o equipamento, podendo ser uma falha maior – completa de um equipamento que

causa a perda de uma ou mais de suas funções fundamentais – ou uma falha menor – que não

seja classificada como maior. Há ainda outras classificações de falhas, como relacionadas ao

envelhecimento dos equipamentos, sistemáticas, ocultas, evidentes, aleatórias, múltiplas etc.

13

Em outras palavras, o defeito comumente precede a falha e, quando não corrigido, pode

acabar evoluindo para uma falha. O defeito prejudica o desempenho, mas o item segue

funcionando parcialmente, ao passo que uma falha não apenas prejudica a operação como

também impede que parte ou todo do item opere. A falha necessita de ação mais urgente, pois

não mais pode ser postergada, ao passo que um defeito necessita atenção e manutenção para

que não evolua ao ponto de requerer ação emergencial.

2.1.3 Indicadores de qualidade e operacionalidade

2.1.3.1 Taxa de Falha Observada – TXFO

A Taxa de Falha Observada, também conhecida simplesmente como Taxa de Falha (λ),

pode ser definida [14] como a relação do número total de falhas para um período de tempo

acumulado observado, período este dentro da vida estabelecida de um item. Em outras palavras,

é a variação das falhas do equipamento em relação ao tempo, definida conforme a Equação 2.1.

𝜆 =𝐾

𝑇 (2.1)

Onde: λ é a Taxa de Falha de n itens, K é o número de falhas e T é o período de tempo

analisado ou intervalo temporal entre falhas, medido em horas.

A vantagem de se conhecer λ é ter informações a respeito de próximas falhas para

planejamento de atuação da manutenção. Entretanto, a taxa de falhas possui características

típicas que são bem representadas pelas curvas de probabilidades de falhas no transcorrer do

tempo, como demonstra a Figura 2.1.

Temos que a curva do tipo B trata de taxa de falha constante no início da vida com

aumento de desgaste ao final; no tipo C a curva possui taxa de falha com aumento constante

com o tempo sem zona de desgaste; no tipo D a taxa de falha é nula no início e constante apenas

14

na vida útil; no tipo E a taxa de falha é constante durante toda a vida útil; e no tipo F possui

queda acentuada da taxa de falha de mortalidade infantil seguida de taxa constante na vida útil2.

Figura 2.1 – Curvas típicas das probabilidades de falha em função do tempo.

Fonte: LAFRAIA [18].

Segundo NEMÉSIO SOUSA [14], o padrão A representa bem cerca de 4% dos

equipamentos, B representa 2%, C possui 5%, D indica 7%, enquanto E tem 14% e F apresenta

68% de obediência ao padrão estudado. Assim, os padrões que melhor representam

equipamentos eletroeletrônicos são D, E e F, com baixa probabilidade de ocorrência de falhas

com envelhecimento. Portanto, 89% dos equipamentos não apresentam relação entre as falhas

associadas e a própria idade operacional.

A curva do tipo A merece atenção diferenciada porque se trata da composição de três

outras curvas – B, E e F, e é mais conhecida como a Curva da Banheira, justamente pelo seu

formato peculiar no gráfico. De forma genérica, esta curva em especial representa as fases da

vida útil de um componente individual, conforme apresenta a Figura 2.2: os períodos de

mortalidade infantil, de vida útil e de desgaste.

2 Período de vida onde o equipamento produz bens a um custo razoável e pode ser mantido em operação. Neste

período são realizadas manutenções preventivas e corretivas. Ao final do período da vida útil, independente do

que se tenha feito, normalmente existe um aumento das falhas acarretando que os custos de manutenção também

aumentem e a disponibilidade diminua [14].

15

Figura 2.2 – Curva da banheira e ciclo de vida dos equipamentos.

Fonte: adaptado de LAFRAIA [18].

A fase de mortalidade infantil é referente ao período de falhas imediatas ou prematuras,

cuja tendência é de decrescimento com o tempo. Estas falhas podem ocorrer por conta de erros

no processo de fabricação até um controle de qualidade ineficiente, além de problemas de

projeto e instalação destes componentes. A etapa de vida útil é o período de funcionamento do

equipamento em que a taxa de falha não varia com o seu envelhecimento. Estes tipos de falhas

são aleatórios e podem ser erros de operação, sobrecargas e até falhas não detectáveis ou

pontuais. A fase de desgaste, ou fase de fim da vida útil, trata do período em que o equipamento

passa a ter um contínuo aumento de ocorrência de falhas, podendo ter causas em deterioração,

contaminação, envelhecimento, corrosão, má utilização ou manutenção deficiente.

É importante ressaltar, conforme NEMÉSIO SOUSA [14], que os valores absolutos de

𝜆(𝑡), da escala de tempo e das dimensões relativas das fases variam conforme o tipo de

equipamento, podendo algumas fases sequer existirem. Um exemplo simples de

comportamento na natureza que obedece à curva da banheira é a taxa de mortalidade dos seres

humanos. O conhecimento sobre a estimativa dos parâmetros do perfil de probabilidade de

falhas ao longo da vida dos equipamentos é um requisito para a previsão da confiabilidade de

um sistema.

16

2.1.3.2 Confiabilidade

A confiabilidade é, segundo NEMÉSIO SOUSA [14], a capacidade ou probabilidade de

o equipamento operar e desempenhar uma função com sucesso por um tempo especificado e

em condições operacionais também especificadas. Alguns de seus principais aspectos são a

natureza probabilística, a dependência temporal, a necessidade de conceituar em que se

constitui o sucesso ou não do sistema, a necessidade de especificações das condições de

operação do equipamento. Alguns índices de confiabilidade são TXFO, explicado na Seção

2.1.3.1; TMEF (2.1.3.3); TMPF (2.1.3.4) e TMPR (2.1.3.5).

Já que possui caráter estocástico, a confiabilidade deve ser expressa quantitativamente

entre 0 e 1, referindo-se a uma probabilidade acumulada de bom desempenho, quando ausentes

falhas e defeitos, desde o tempo inicial até o tempo final de operação de determinado item. Um

item pode ser desde o sistema até uma única parte ou componente do conjunto, sua

especificidade será tanto quanto for exigida. A função bem desempenhada deve ser aquela para

qual o item foi primordialmente projetado. A unidade de tempo para referência varia conforme

a função e o item a serem estudados. As condições operacionais são aquelas fornecidas pelo

fabricante oriundas das especificações de projeto.

2.1.3.3 Tempo Médio Entre Falhas – TMEF

Para um período estabelecido de tempo, é o valor médio do espaço de tempo entre falhas

consecutivas de um equipamento ou componente. É também conhecido como Tempo Médio de

Operação até a Ocorrência de Falha, e pela sigla MTBF – Mean Time Between Failures.

O TMEF é um indicador atribuído principalmente para bens que são passíveis de reparo,

válido para n itens e cuja taxa de falhas seja constante. Matematicamente, é definido como

mostra a Equação 2.2.

𝑇𝑀𝐸𝐹 = 𝑇

𝐾=

1

𝜆 (2.2)

Em outras palavras, a unidade do TMEF é a mesma do período de tempo, tendo em vista

que K é adimensional e λ possui unidade inversa de tempo.

17

Este indicador pode ser interpretado como sendo a média aritmética dos tempos

existentes entre o fim de uma falha e o início de outra, em relação à quantidade total de falhas.

2.1.3.4 Tempo Médio Para Falhar – TMPF

Para um período estabelecido de tempo, é a relação do tempo acumulado para o número

total de falhas de um equipamento ou componente. É também conhecido como Tempo Médio

Para Falha, e pela sigla MTTF – Mean Time To Failure.

O TMPF é um indicador atribuído principalmente para bens que não são passíveis de

reparo como, por exemplo, elementos eletrônicos (placas etc.), válido para n itens e cuja taxa

de falhas seja constante. Matematicamente, é definido de forma idêntica ao TMEF.

Em outras palavras, a unidade do TMPF também é a mesma do período de tempo, tal

qual TMEF. A diferença entre ambos está em seu uso, ou seja, TMPF é um indicador único de

bens não reparáveis após a ocorrência da falha, ao passo que TMEF é um indicador único de

bens reparáveis pós-defeito. É comum particularizar esta relação de TMPF para os casos de os

componentes de um sistema estarem em conexão série ou paralelo [14].

Para os componentes ligados em série, o sistema apenas funciona se todos os

componentes funcionam, isto é, se qualquer um dos subsistemas falhar, o sistema também falha.

Considerando que as falhas dos componentes são estatisticamente independentes e se

comportam de acordo com a função de densidade de probabilidade exponencial, temos a

Equação 2.3.

𝑇𝑀𝑃𝐹 = ∫ 𝑒− ∑ 𝜆𝑖𝑡𝑛𝑖=1 𝑑𝑡

∞

0

=1

∑ 𝜆𝑖𝑛𝑖=1

(2.3)

Onde n representa o total de componentes em série do sistema, enquanto i é a variável

a ser iterada no somatório, ao passo que 𝜆𝑖 é a taxa de falhas para o i-ésimo componente. A

integral imprópria, considerada do tempo inicial nulo ao tempo infinito, faz-se necessária a fim

de representar todos os intervalos de tempo em que haja operação de algum componente do

sistema, e consequentemente alguma probabilidade de falha. A integral de TMPF na Equação

18

2.3 é dita confiabilidade do sistema série para elementos distintos. Para o caso de apenas um

único componente e com taxa de falha constante no tempo, a Equação 2.3 resultará na Equação

2.2, como previsto.

Para os componentes ligados em paralelo, o sistema apenas falha se todos os

componentes falharem, isto é, se qualquer um dos subsistemas funcionar, o sistema também

funciona. Supondo a mesma independência estatística do caso série e que a probabilidade de

falha do sistema é dada pelo produto das probabilidades individuais, temos a Equação 2.4.

𝑇𝑀𝑃𝐹 = ∫ 1 − ∏(1 − 𝑒−𝜆𝑖𝑡)𝑑𝑡

𝑛

𝑖=1

∞

0

= ∑1

𝜆𝑖𝑖

𝑛

𝑖=1

(2.4)

Onde n representa o total de componentes em paralelo do sistema, enquanto i é a variável

a ser iterada no produtório e somatório, ao passo que 𝜆𝑖 é a taxa de falhas para o i-ésimo

componente do sistema.

A integral imprópria é considerada pela mesma explicação do elemento série. A integral

de TMPF na Equação 2.4 é dito confiabilidade do sistema paralelo para elementos distintos.

Para o caso de apenas um único componente e com taxa de falha constante no tempo, a Equação

2.4 (tal qual a 2.3) também resultará na Equação 2.2, como esperado.

2.1.3.5 Tempo Médio Para Reparo – TMPR

Para um período estabelecido de tempo, é o valor médio do tempo necessário para reparo

do defeito ou falha de um componente. É também conhecido como Tempo Médio de Reparo, e

pela sigla MTTR – Mean Time To Repair.

O TMPR é um indicador de tempo médio de paralisação devido aos defeitos e,

diferentemente dos anteriores TMEF e TMPF, em que a situação ideal seria de maximização,

neste caso para TMPR – e também para 𝜆(𝑡) – o interesse está em minimizar esta grandeza.

Matematicamente, pode ser descrito pela Equação 2.5.

19

𝑇𝑀𝑃𝑅 = 𝑇𝑀𝐴𝑇

𝑁𝑃 (2.5)

Onde TMAT é o Tempo de Manutenção Total, ou seja, é o tempo em que o equipamento

ficou parado devido as manutenções. NP é o número de paradas, isto é, a quantidade de vezes

em que o componente parou e necessitou de reparos. ALVES [19] interpreta TMPR como uma

taxa de eficiência das ações corretivas do processo de manutenção. Reduzir este indicador

significa que as intervenções e soluções foram rápidas e, portanto, tornando o sistema o mais

produtivo possível.

2.1.3.6 Disponibilidade

A disponibilidade de um determinado sistema pode ser designada como a relação entre

o tempo durante o qual o sistema está, efetivamente, em operação e o tempo em que ele devia

estar em operação. O conceito de disponibilidade é entendido como a probabilidade que um

item possa estar disponível para utilização, operável e confiável, em um determinado momento

ou durante um determinado período de tempo, quando for solicitado de forma aleatória [14].

Desta maneira, permite uma avaliação sobre a probabilidade de um equipamento estar pronto

para entrar em operação em um instante qualquer. Sua expressão é dada pela Equação 2.6.

𝐷𝐼𝑆𝑃 =𝑇𝑂𝑃𝑇

𝑇𝐶𝐴𝑇=

𝑇𝑀𝐸𝐹

𝑇𝑀𝐸𝐹 + 𝑇𝑀𝑃𝑅 (2.6)

Onde a variável DISP é a disponibilidade do equipamento ou sistema em análise, TOPT

é o Tempo de Operação Total (ou disponível para operação), TCAT é o Tempo Calendário

Total, TMEF e TMPR são como definidos em 2.1.3.3 e 2.1.3.5, respectivamente. TOPT é ainda

mais bem compreendido como o tempo em que o equipamento se encontra de fato disponível

para operar quando solicitado, já descontado TMAT – a soma dos tempos utilizados em

manutenção preventiva e corretiva. Por conseguinte, TCAT é o período de tempo total

considerado na medição – a soma dos tempos operacional e não operacional.

A partir destes conceitos, podemos adicionar mais uma relação para o cálculo de TMEF

utilizando o Tempo Calendário Total e o Tempo de Manutenção Total, em relação ao número

de paradas NP, ou seja:

20

𝑇𝑀𝐸𝐹 =𝑇𝐶𝐴𝑇 − 𝑇𝑀𝐴𝑇

𝑁𝑃 (2.7)

Substituindo a Equação 2.5 em 2.7, obtemos uma equação linearmente dependente (2.8),

útil para o cálculo de DISP, envolvendo os tempos médios entre falhas e para reparo, a partir

do tempo calendário total e do número de paradas, para bens reparáveis.

𝑇𝑀𝐸𝐹 + 𝑇𝑀𝑃𝑅 =𝑇𝐶𝐴𝑇

𝑁𝑃 (2.8)

Através do conceito de disponibilidade, é possível interpretar a Indisponibilidade (INDI)

como sendo seu complemento percentual, isto é, a disponibilidade somada à indisponibilidade

vale um. Do ponto de vista da manutenção, a disponibilidade deve ser a maior possível – logo,

a indisponibilidade deve ser a menor possível – a fim de garantir o máximo uso de tempo do

item tão logo solicitado. Há de se ressaltar que, para itens não reparáveis, os conceitos de

disponibilidade e confiabilidade são equiparáveis. Em termos gerais, a disponibilidade é mais

um valioso indicador de confiabilidade.

2.1.3.7 Manutenibilidade

Conforme NBR 5462:1994, apud NEMÉSIO SOUSA [14], a manutenibilidade, ou

mantenabilidade3, é definida como a “capacidade de um item ser mantido ou recolocado em

condições de executar as suas funções requeridas, sob condições de uso especificadas, quando

a manutenção é executada sob condições determinadas mediante os procedimentos prescritos”.

Assim, essa grandeza possibilita uma avaliação sobre o tempo de reparo dos

equipamentos, sendo associada à probabilidade de se executar um reparo de uma falha dentro

de um prazo preestabelecido, tomando-se como base o histórico de outros reparos. Dito de

3 Em manutenção o termo manutenabilidade não existe. Ele está relacionado com a ciência da computação (TI) –

análise de software e hardware. Em manutenção, podemos usar mantenabilidade ou manutenibilidade. O termo

mantenabilidade vem do inglês maintainability, é o conjunto de características qualitativas e quantitativas

referentes ao projeto e instalação, que permitem o cumprimento dos objetivos operacionais com mínimas despesas.

Porém o setor de manutenção prefere o termo advindo do português – manutenibilidade. A Norma NBR

5462:1994, que rege os principais termos e conceitos a respeito de confiabilidade e manutenibilidade (também

chamada de mantenabilidade), diz que: manutenibilidade é a capacidade de um item ser mantido ou recolocado

em condições de executar suas funções requeridas, sob condições de uso especificadas, quando a manutenção é

executada sob condições determinadas e com procedimentos prescritos. Podemos dizer que manutenibilidade é

a facilidade que se pode realizar a manutenção de um determinado componente, sistema, máquina ou equipamento.

21

maneira simplificada, a facilidade com que os reparos e outras atividades de manutenção são

efetuados determinam a manutenibilidade de um sistema.

NEMÉSIO SOUSA [14] lembra ainda que, para o caso em que o tempo de reparo é

exponencialmente distribuído com uma taxa de reparo µ, então a manutenibilidade pode ser

calculada como sendo o somatório do tempo inicial ao tempo de análise da função densidade

de probabilidade associada, como mostrado na Equação 2.9.

𝑀 = ∫ 𝜇. 𝑒−𝜇𝑡𝑑𝑡 = 1 − 𝑒−𝜇𝑡𝑡

0

(2.9)

Assim sendo, a partir desses conceitos podemos adicionar mais uma equação para o

cálculo de TMPR utilizando a função Manutenibilidade descrita na Equação 2.9 e a taxa de

reparo. Matematicamente então, temos a Equação 2.10.

𝑇𝑀𝑃𝑅 = ∫ [1 − 𝑀(𝑡)]𝑑𝑡 =1

𝜇

∞

0

(2.10)

A distribuição exponencial negativa é comumente utilizada para tempos de reparo de

equipamentos eletrônicos, pois representa aqueles que requerem ajustes relativamente

frequentes e com curta duração, ou que podem retornar para o serviço após uma rápida operação

de troca. Uma previsão de manutenibilidade é relevante já que em muitos casos é desejável

estimar o tempo e os recursos necessários à manutenção.

2.1.4 Manutenção em equipamentos elétricos de subestações

2.1.4.1 Técnicas preditivas de manutenção em subestações

A manutenção em subestações de energia elétrica inclui um diagnóstico completo da

situação atual do sistema e seus equipamentos, estes descritos em detalhes na Seção 2.4.

Normalmente são necessários ensaios em todos os equipamentos, tais como transformadores,

disjuntores, painéis, chaves seccionadoras, entre outros, para verificar a condição de cada um

deles, com o objetivo de determinar a necessidade de reparos, troca ou reforma. Além disso, é

22

válido também a realização de ensaios funcionais para checagem da operação completa do

sistema, detectando eventuais problemas de interfaces.

GCMMEL [3] destaca que, dentro de uma subestação, dois componentes são vitais para

seu funcionamento: o transformador e o disjuntor. Para o transformador, existe uma grande

variedade de ensaios que são realizados, como: relação de transformação; resistência de

isolamento com corrente contínua; resistência ôhmica dos enrolamentos; rigidez dielétrica4 do

óleo isolante; fator de potência da isolação etc. Para o disjuntor, são realizados ensaios como:

resistência de isolamento; resistência de contatos; tempos de operação – abertura, fechamento

e reabertura etc.

A norma brasileira NBR 7037:1993 [20] recomenda, por exemplo, a análise anual do

óleo isolante, através da retirada de amostras e a realização de ensaios físico-químicos e

cromatográficos5. O motivo da recomendação é que, durante a operação do equipamento, o óleo

isolante circula no interior dos transformadores em contato com todos os demais componentes

internos. Em caso de falha nos componentes, algumas das propriedades do óleo isolante mineral

serão então alteradas. Qualquer variação destas propriedades, que não seja consequência do

envelhecimento natural do produto, será uma indicação de uma pequena falha no transformador.

Segundo POTENCIAL ENERGIA [2], a vida útil do transformador está diretamente

ligada à qualidade do óleo mineral isolante presente nele. Logo, a boa qualidade do óleo e as

manutenções periódicas ajudam em prolongar o tempo de operação do equipamento e evitam

paradas não programadas que podem resultar em horas sem fornecimento de energia elétrica

até a correção do problema. A manutenção preventiva nos transformadores, portanto, também

se baseia no acompanhamento periódico e sistemático das propriedades do óleo isolante através

4 O conceito de rigidez dielétrica de dado material é o valor de campo elétrico limitante, aplicado sobre a área

superficial de um material, em que a partir de então, os átomos constituintes são ionizados e o material dielétrico

perde suas características isolantes. Sua unidade é de kV/cm e algumas grandezas que afetam este valor de rigidez

dielétrica são a temperatura, a pressão, o tempo e a variação da diferença de potencial, taxa de crescimento da

tensão entre outros.

5 De acordo com NEMÉSIO SOUSA [14], a análise cromatográfica permite a medição quantitativa de hidrogênio

e compostos de hidrocarbonetos, determinando a existência de falhas incipientes nos equipamentos em função do

tipo e concentração desses gases. Algumas fontes de problemas em transformadores e os gases associados são:

arcos elétricos (acetileno), corona no óleo (hidrogênio e metano), eletrólise da água (hidrogênio), deterioração do

isolamento celulósico (monóxido e dióxido de carbono), superaquecimento do óleo (etileno). São métodos

utilizados com frequência para avaliação do estado de equipamentos, usando óleo e celulose de materiais isolantes.

23

da aplicação de técnicas preditivas adequadas de manutenção, que permitem definir entre

recondicionamento, regeneração6 ou substituição do óleo isolante.

2.1.4.2 Manutenção preventiva em subestações

Muitas vezes, os equipamentos que compõem as subestações não apresentam sinal de

que existe um defeito ou mesmo possibilidade de falha. São necessários procedimentos de

manutenção preventiva, além da experiência dos profissionais envolvidos e de modernas

técnicas e instrumentos, com a finalidade de garantir a maior disponibilidade possível dos

componentes e consequentemente uma alta confiabilidade. A intervenção da manutenção

diretamente aos equipamentos possibilita a correção de anomalias e a substituição de

componentes cuja deterioração ou desgaste são observados.

A ULTRA ENERGIA [1] recomenda que sejam feitas a inspeção e a manutenção

preventiva de todos os dispositivos, realizando eventuais reparos quando necessário,

verificação e reaperto de todas as conexões e interligações, verificação do aparecimento de

trincas na estrutura dos isoladores, além da limpeza geral da subestação para evitar

contaminação dos equipamentos e poeira em contatos. Outros parâmetros a serem analisados

são a umidade, gases atmosféricos e poluição urbana, levando à deterioração com o tempo.

Dentre as anormalidades mais comuns identificadas em rotinas de manutenção

preventiva, GCMMEL [3] menciona as seguintes: defeitos em disjuntores, como mau

funcionamento do mecanismo de operação, baixa resistência de isolamento; falta de ajuste das

chaves seccionadoras tipo facas; mau contato provocado por conexões frouxas;

sobreaquecimento de transformadores por óleo com baixa isolação; outros problemas em

transformadores, como buchas e conectores frouxos, ou ensaios com resultados insatisfatórios.

6 Recondicionamento – meio pelo qual são removidos do óleo isolante mineral contaminantes, tais como: gases,

umidade, materiais sólidos e outros que não implicam em degeneração química do óleo. Dentre os meios

mecânicos que são usados para o recondicionamento, incluem-se os filtros-prensa, as centrífugas e os

desidratadores a termo-vácuo. Regeneração – processo usado quando a contaminação do óleo já afetou sua

composição química e ele apresenta baixa tensão interfacial e/ou elevado nível de acidez e oxidação (envelhecido),

ou contaminação por compostos polares.

24

Boa parte de empresas do ramo recomendam que a manutenção preventiva em diversos

níveis de tensão seja realizada anualmente, para prever potenciais falhas e tomar ações

necessárias para evitar desligamentos. Ademais, quando a manutenção é realizada, eliminam-

se os desgastes causados por pontos de aquecimento e deterioração do óleo isolante nos

transformadores e nos disjuntores, os quais reduzem a vida útil.

Em uma manutenção preventiva [3], os itens abaixo devem ser executados, para

providências relacionadas com os equipamentos desenergizados, conforme NR 10 [21]:

limpeza da subestação; reaperto das conexões dos transformadores, disjuntores, cabos,

barramentos e QGBT; ensaios como de resistência de isolamento (disjuntores e

transformadores), de resistência de contato e tempo de operação (fechamento e abertura) dos

disjuntores, de resistência ôhmica dos enrolamento dos transformadores, de rigidez dielétrica

do óleo isolante, de relação de transformação dos transformadores e do fator de potência da

isolação (disjuntores e transformadores), entre outros.

2.2 HOSPITAL UNIVERSITÁRIO CLEMENTINO FRAGA FILHO

2.2.1 Contexto histórico e social do HUCFF

A construção do Hospital da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) foi iniciada

em setembro de 1950 e sua inauguração foi em 1º de março de 1978. Posteriormente, recebeu

o nome de Hospital Universitário Clementino Fraga Filho – HUCFF, em homenagem ao

professor, presidente da comissão de implantação e seu primeiro diretor [7].

O HUCFF é também um órgão suplementar ao CCS – Centro de Ciências da Saúde da

UFRJ e vinculado ao Ministério da Educação (MEC). Representando menos da metade da área

de seu projeto original, o hospital possui 110 mil m2 e está situado no campus da Ilha do Fundão,

no município do Rio de Janeiro, e sua entrada principal é apresentada na Figura 2.3.

25

Figura 2.3 – Entrada principal do HUCFF, na Cidade Universitária.

Fonte: acervo do autor.

Atuam no hospital mais de 3.500 profissionais7, entre professores, médicos,

enfermeiros, pessoal administrativo e de apoio, estudantes de medicina e residentes, entre

outros integrantes da comunidade acadêmica hospitalar, que se caracteriza pela

multidisciplinaridade do HUCFF.

Por definição, como afirmam ARAÚJO e LETA [6], o compromisso de um hospital

universitário não está somente na assistência e no ensino, mas também na pesquisa. A

problemática desses hospitais é ainda mais complexa ao se incluir os aspectos financeiros,

gerenciais, organizacionais e assistenciais propriamente ditos, exigindo respostas amplas por

parte dos Ministérios envolvidos. A missão institucional do HUCFF, como não poderia ser

diferente, é de também desenvolver ações de ensino e pesquisa em consonância com a função

social da UFRJ, articuladas à assistência e à saúde de alta complexidade integradas ao SUS,

promovendo ao seu público atendimento de qualidade e de acordo com os princípios

humanísticos e éticos.

Além disso, o HUCFF é influenciado fortemente em âmbito financeiro [7], uma vez que

os problemas de financiamento são regidos pela gestão, e assim atingem todo o sistema que

7 Segundo CARVALHO [7], encontram-se distribuídos na instituição cerca de 2400 profissionais nos setores

assistenciais e 1000 na área administrativa, além dos profissionais em formação, contribuindo para as mais de 40

especialidades médicas do HUCFF.

26

atende, em grande parte, tratamentos de alto custo. Por outro lado, levando em consideração

seu caráter universitário, é referenciado pela população como uma unidade que presta serviços

com qualidade, e isso atesta credibilidade. Tais características reafirmam a necessidade de que

o HUCFF, tal qual outros hospitais universitários, precisa de recursos financeiros adicionais.

As dificuldades econômicas das últimas décadas são consequências não apenas da

gestão do HUCFF, mas também da administração federal. Isso torna evidente que a crise dos

hospitais universitários pelo Brasil não está embasada apenas no quadro financeiro, mas

fortemente pela forma com a qual cada instituição é gerenciada, sobretudo por sua complexa

área física e assistencial necessitada de recursos humanos preparados para atuação [7].

Mais recentemente, não foram raras as informações na mídia sobre acidentes que

demostraram a precariedade e/ou falta de investimentos nas instalações estruturais e elétricas

do HUCFF. Desde desabamentos de teto por fortes chuvas [22], abertura de linhas de energia

da concessionária devido à falha [23], incêndio por curto-circuito sem alarme ou elevador

funcionando [24], estes ocorridos em 2018, até laboratórios alagados pelo rompimento de

tubulações [25], interrupção no abastecimento de água por bombas submersas [26] e mesmo o

prédio sem luz devido à entrada de um gambá na subestação [27], estes últimos já em 2019,

exigiram que técnicos da Light, bombeiros, engenheiros e eletricistas do hospital trabalhassem

em conjunto para solucionar as mais diversas situações.

As hodiernas notícias citadas do hospital e sua intrínseca relevância histórico-social,

apenas ratificam a relevância de estudos para sua manutenção preventiva, na intenção de evitar

novos desastres e garantir o pleno funcionamento das atividades desta Unidade. Vários desses

episódios desastrosos poderiam ter sido evitados ou minimizados se, por exemplo, um

investimento maior e recorrente existisse para as instalações da subestação, protagonista pelo

fornecimento de energia elétrica ao HUCFF.

2.2.2 Uso da energia elétrica hospitalar

As instalações e os sistemas elétricos relacionados aos equipamentos eletromédicos

presentes em hospitais e clínicas de saúde, necessitam de atenção diferenciada, sendo tanto na

parte de projeto, instalações e de manutenções, conforme ALVES et al. [28]. São diversos

27

equipamentos específicos, a saber: centrais de ar comprimido e oxigênio medicinal, aparelhos

de suporte ventilatório, lâmpadas cirúrgicas, bombas para infusão de drogas e medicamentos,

centrais de geração de energia auxiliar e outros. Tais equipamentos exigem energia elétrica de

qualidade que supra suas especificidades, já que são aparelhos que devem, por norma, atender

com rigor as exigências de segurança e confiabilidade, pois a interrupção do fornecimento de

energia em um hospital pode representar a interrupção da vida de um paciente.

Em relação à proteção dos usuários para com os riscos elétricos, como curtos-circuitos

e sobretensão em procedimentos médicos, é necessário primeiramente identificar quando eles

ocorrem, incluindo a classificação do surto. Para tal, deve-se contar com sistemas como o IT-

médico8, capaz de prever falhas elétricas antes que elas sejam capazes de danificar

equipamentos eletromédicos ou causar danos aos pacientes e a equipe médica [28]. Este sistema

é responsável pela monitorização da corrente de fuga e resistência de aterramento9 em áreas

críticas hospitalares, e é exigido em determinados setores por parte dos órgãos fiscalizadores.

Nesse sistema IT-médico, cujo esquema é descrito na Figura 2.4, todas as partes vivas

são isoladas da terra ou um ponto de alimentação é aterrado através de uma elevada impedância,

e essa ligação é feita ao ponto neutro da fonte, e assim todas as massas são ligadas na terra

através de um ou mais eletrodos de aterramento próximo. A NBR 5410:2004 confirma que a

equipotencialização é considerada a medida mais eficaz para diminuir os riscos de incêndio,

explosão e choques elétricos dentro de uma instalação elétrica [29].

No caso da ocorrência de um curto-circuito entre duas fases, as correntes de defeito se

tornam expressivamente elevadas, como esclarece ALVES et al. [28]. Nesse caso, o sistema

IT-médico deve contar com DSI – Dispositivos Supervisores de Isolamento, transformadores

8 O sistema IT-médico é um tipo de instalação elétrica com a função de impedir que uma primeira falha interrompa

o fornecimento de energia em ambientes de assistência médica especializada, como salas de cirurgia, tratamento

intensivo e serviços críticos hospitalares. Nesse sistema, os condutores de alimentação não possuem tensão elétrica

referenciada para terra, de forma que um contato acidental com a terra não provocaria nenhuma faísca, mas uma

segunda falha colocando em contato com outro ponto aterrado, assim provocaria a faísca – ou curto-circuito – e o

desligamento da alimentação feito pelos disjuntores de proteção. No Brasil, a NBR 5410:2004 [29] descreve o

sistema IT como Esquema IT de Aterramento, enquanto na NBR 13534:1995 [30], que recomenda a adoção desse

esquema para uso médico, é denominado de sistema IT-médico, como é mais conhecido.

9 Corrente de fuga é aquela que surge quando dois condutores são separados por um material isolante e é aplicada

entre eles uma diferença de potencial. Pode ser volumétrica, quando ela atravessa a massa isolante; ou superficial,

quando segue pela superfície do corpo isolante. Resistência de isolamento, por sua vez é a resistência elétrica

oferecida à circulação da corrente de fuga.

28

de isolação de circuitos10 e sistemas de alarmes, de maneira que a instalação seja mantida

constantemente supervisionada. Nessa configuração de equipotencialização, a corrente

resultante de uma única falta entre massa e terra não terá intensidade suficiente para que ocorra

o surgimento de tensões que possam apresentar risco para a vida do paciente11.

Figura 2.4 – Esquemático de sistema IT-médico instalado.

Fonte: ELOMED [31].

Além do fornecimento de energia via concessionária, os hospitais também costumam

ter seu próprio gerador, em especial para uso em momentos de falha na rede ou demais

problemas elétricos. Este sistema de emergência deve ser acionado automaticamente após a

interrupção de energia, logo que ocorrer o desligamento ou corte de energia. O objetivo

primordial é que, em áreas hospitalares mais críticas, como CTI, pronto-socorro e centros

cirúrgicos, seus equipamentos devam continuar funcionando bem, além de manter

minimamente a iluminação destes ambientes.

10 Um transformador de isolação de circuitos é um tipo de transformador em que o número de espiras do primário

é rigorosamente igual ao número de espiras do secundário, tornando-se então um isolamento físico entre os

enrolamentos, e assim reduz também os ruídos no secundário e isola a tensão da rede e do equipamento.

11 Para ser mais preciso, a grandeza determinante para avaliar o choque elétrico e o consequente risco de vida, é a

intensidade da corrente elétrica. Correntes até 10 mA provocam sensação de formigamento na região, acima deste

valor até 20 mA podem causar sensações dolorosas e contrações musculares, acima do valor anterior até 100 mA

causam dificuldades respiratórias, valores além deste e até 200 mA causam fibrilação cardíaca e há risco de morte,

ao passo que acima, causa parada cardíaca, queimaduras e asfixia imediata [14].

29

Não apenas em hospitais, mas generalizando para os estabelecimentos assistenciais de

saúde em geral, é essencial que não haja exclusiva dependência das concessionárias, pois

existem situações emergenciais em que não se pode aguardar o reestabelecimento da rede para

funcionamento das máquinas. Nessas ocasiões, é altamente recomendado utilizar sistema de

geração próprio, e por esta razão muito se discute sobre a autonomia do gerador no

fornecimento de energia elétrica para estes estabelecimentos, em especial nos horários de mais

consumo. Uma maior autonomia do gerador, ou seja, seu funcionamento em maior quantidade

de horas, costuma representar uma economia no faturamento de energia elétrica.

Ainda segundo ALVES et al. [28], atualmente qualquer empresa de engenharia que

tenha como responsável pelos projetos elétricos um engenheiro eletricista, pode desenvolver e

executar projetos de instalações elétricas em hospitais e clínicas de tratamento de saúde.

Todavia, é importante lembrar que essas instalações possuem diversas particularidades, como

alguns equipamentos citados nesta Seção, e por esse motivo uma empresa de engenharia

clínica12 seria melhor recomendada para tal trabalho, já que possui mais conhecimento e

experiência das necessidades específicas deste tipo de estrutura.

2.2.3 Análise simplificada de faturamento energético do HUCFF

As análises da fatura de energia elétrica da UFRJ permitem dissertar sobre diversos

aspectos técnicos e econômicos da instituição. Por exemplo, (i) quais Unidades da UFRJ

rotineiramente possuem a demanda registrada que ultrapassa a demanda contratada; (ii) qual

seria a demanda ótima para que as Unidades tivessem o menor gasto para a universidade; (iii)

quais soluções temporárias poderiam ser tomadas em determinados períodos do ano em que a

conta de energia encarece; (iv) se há opção energética viável para a UFRJ, no âmbito das fontes

renováveis, sabendo que a maioria de suas Unidades é atendida pela Light e uma menor parcela

também pela Enel; (v) como reduzir o consumo de reativo e em quais Unidades da UFRJ isto é

mais recorrente; (vi) em quais Unidades da Universidade deve-se investir em correção do fator

de potência para redução da multa paga da UFRJ para a concessionária todos os meses; (vii)

qual modelo tarifário seria mais interessante para a Universidade, o atual ou um alternativo, etc.

12 Subárea de formação da engenharia biomédica, ofertada comumente como pós-graduação. O seu profissional

participa do processo de aquisição de equipamentos hospitalares e é responsável pelo seu recebimento,

manutenção, ensaios de aceitação, além do treinamento de funcionários. Conforme PESAVENTO [32], os

engenheiros clínicos também se responsabilizam com o gerenciamento de resíduos sólidos da instituição, devendo

programar o descarte dos materiais, equipamentos desativados, e qualquer material técnico gerado das atividades.

30

Para o estudo de análise energética pode-se utilizar o conceito de demanda de

ultrapassagem13, por meio do qual é possível perceber os meses em que o HUCFF sobrepôs à

demanda registrada em relação à contratada, como se pretende demonstrar.

A Figura 2.5 mostra uma análise entre os meses de julho de 2016 a junho de 2017, em

dados do faturamento energético do HUCFF fornecidos pelo ETU/UFRJ. Percebe-se que o

valor pago de demanda de ultrapassagem para a Light neste período compreendeu-se

estritamente nos meses de verão, o que é tipicamente esperado devido ao aumento de uso dos

aparelhos de refrigeração.

Figura 2.5 – Registro mensal em reais da demanda de ultrapassagem do HUCFF.

Fonte: o autor.

Através da Figura 2.5, percebe-se que o valor total em demanda de ultrapassagem do

HUCFF no período analisado foi de R$ 28.933,67. Outras unidades da UFRJ sob concessão da

Light também apresentam ultrapassagem durante esta mesma época do ano, porém há ainda

aquelas que ultrapassam a demanda recorrentemente em quase todos os meses, como a

Prefeitura Universitária, o Restaurante Universitário Central e blocos do CT e CCS.

As Figuras 2.6 e 2.7 apresentam o número de unidades da UFRJ por mês, no domínio

da Light, que possuem demanda de ultrapassagem registrada, e também a frequência mensal de

ultrapassagem por Unidade da Universidade.

13 Por definição, trata-se da parcela da demanda medida que excede o valor da demanda contratada, expressa em

quilowatts (kW) ANEEL [33].

31

Figura 2.6 – Frequência mensal de demanda de ultrapassagem da UFRJ.

Fonte: o autor.

Figura 2.7 – Frequência da demanda de ultrapassagem por unidade da UFRJ.

Fonte: o autor.

Durante o intervalo analisado, verificou-se que o HUCFF é a quarta unidade com maior

valor em reais em demanda de ultrapassagem considerando toda a Universidade, atrás apenas

da Prefeitura, do CT e dos blocos J e K do CCS, respectivamente. O valor pago somente pela

demanda de ultrapassagem do Hospital corresponde a 9% do total pago pela demanda de

ultrapassagem de todas as Unidades da UFRJ, que naquele ano alcançou o valor de R$

338.873,32, entre os meses de julho de 2016 e junho de 2017, conforme a Figura 2.8.

32

Figura 2.8 – Registro acumulado da demanda de ultrapassagem por unidade da UFRJ.

Fonte: o autor.

Outra análise pertinente é feita através do valor pago pelo consumo de reativo, que

ocorre quando a energia armazenada para produzir campos eletromagnéticos necessários ao

funcionamento de certos equipamentos é devolvida para a rede, não realizando tarefa útil e

consequentemente reduzindo a eficiência energética da instalação. A multa por excedente

reativo é rigorosa porque representa o descumprimento por parte do consumidor em adequar-

se ao fator de potência pré-estipulado pela concessionária14 em sua prestação de serviço.

O fator de potência é uma medida importante para qualificar o grau de eficiência do uso

dos sistemas elétricos, tratando-se da porcentagem de potência ativa (kW), ou seja, que

efetivamente é convertida em trabalho, diante da energia total fornecida pela rede – esta

conhecida como potência aparente (kVA) –, ao passo que o seu complemento é designado de

potência reativa (kvar). Ou seja, altos valores de fator de potência representam um uso mais

eficaz da energia elétrica, e em contrapartida baixos valores de fator de potência representam

um mau aproveitamento do serviço de energia elétrica.

14 Atualmente, o fator de potência mínimo autorizado pela resolução nº 414/10 da Agência Nacional de Energia

Elétrica é de 0,92 ANEEL [34].

33

Figura 2.9 – Registro mensal em reais do consumo de reativo do HUCFF.

Fonte: o autor.

Pela Figura 2.9, percebe-se que o total em consumo de reativo do HUCFF no período

analisado foi de R$ 120.280,90. Desta maneira, este hospital torna-se o segundo maior

consumidor de reativo da UFRJ, atrás apenas dos blocos E/I do CCS, e sozinho representa 15%

do consumo total de reativo da universidade, que naquele ano alcançou o valor de R$

790.157,83, entre julho de 2016 e junho de 2017 – conforme também demonstra a Figura 2.10.

Figura 2.10 – Registro acumulado do consumo de reativo por unidade da UFRJ.

Fonte: o autor.

34

Outra consideração relevante a ser feita é esmiuçar as demandas registradas frente às

contratadas, que resultaram na demanda de ultrapassagem analisada. Conforme os mesmos

dados do ETU, desta vez para os anos de 2014, 2015 e 2016, os valores das maiores demandas

contratadas pela UFRJ junto à Light, durante aquele triênio, foram do CT (5.150 kW), seguido

de perto pelo CCS (4.365 kW) e então em terceiro lugar pelo HUCFF (2.950 kW). A Tabela

2.2 demonstra, apenas para o hospital da UFRJ, os valores das demandas registrada e

contratada, em quilowatts, mês a mês no triênio analisado.

Tabela 2.2 – Demandas mensais contratada e registrada para o HUCFF entre 2014 e 2016.

Mês/Ano Demanda

Registrada

Demanda

Contratada

Mês/Ano Demanda

Registrada

Demanda

Contratada

jan/14 3.399,80 2.950,00 jul/14 2.268,00 2.950,00

jan/15 3.555,40 2.950,00 jul/15 2.376,00 2.950,00

jan/16 3.218,40 2.950,00 jul/16 2.242,10 2.950,00

fev/14 3.767,00 2.950,00 ago/14 2.410,60 2.950,00

fev/15 3.417,10 2.950,00 ago/15 2.466,70 2.950,00

fev/16 3.602,90 2.950,00 ago/16 2.129,80 2.950,00

mar/14 3.710,90 2.950,00 set/14 2.760,50 2.950,00

mar/15 3.559,70 2.950,00 set/15 2.777,80 2.950,00

mar/16 3.456,00 2.950,00 set/16 2.959,20 2.950,00

abr/14 3.503,50 2.950,00 out/14 2.985,10 2.950,00

abr/15 3.386,90 2.950,00 out/15 3.317,80 2.950,00

abr/16 3.494,90 2.950,00 out/16 2.859,80 2.950,00

mai/14 2.842,60 2.950,00 nov/14 3.451,70 2.950,00

mai/15 2.764,80 2.950,00 nov/15 3.205,40 2.950,00

mai/16 3.447,40 2.950,00 nov/16 3.054,20 2.950,00

jun/14 2.717,30 2.950,00 dez/14 3.443,00 2.950,00

jun/15 2.777,80 2.950,00 dez/15 3.274,60 2.950,00

jun/16 2.263,70 2.950,00 dez/16 3.209,80 2.950,00

Fonte: o autor.

35

Como verificado através da demanda de ultrapassagem, entre os meses de novembro a

abril se consolidam altas demandas registradas pela Light no HUCFF15, por vezes acima da

contratada, ao passo que entre os meses de maio a outubro temos a demanda registrada no

Hospital abaixo da contratada, com estes dados se repetindo em praticamente todos os anos da

análise. O maior valor de demanda registrada neste período foi de 3.767 kW (fevereiro de 2014)

e o menor foi de 2.129,8 kW (agosto de 2016), representando respectivamente 127,69% e

72,20% em relação à demanda contratada fixa de 2.950 kW, e confirmando uma discreta

tendência de redução da demanda ao longo dos anos, mostrada com reordenação mensal.

O agrupamento do gráfico foi feito para se identificar as características inerentes de cada

mês diante do transcorrer dos anos, e a partir de três medições de cada mês já é possível

averiguar algumas tendências estatísticas. Visualmente, tem-se uma silhueta senoidal para a

curva que compõe os valores das demandas registradas ao longo dos anos para o HUCFF nesta

Figura 2.11. Este comportamento é condizente com as características oscilatórias repetitivas

dos dados da Tabela 2.2 relacionados aos meses das medições.

Figura 2.11 – Demanda registrada mensal em kW para triênio 2014-2015-2016 do HUCFF.

Fonte: o autor.

15 Tipicamente, a medição correspondente da Light para o HUCFF ocorre entre os dias 18 e 23 de cada mês,

abrangendo o período compreendido entre a medição atual e a medição anterior.

36

2.3 SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS

2.3.1 Aspectos relevantes

Uma subestação de energia elétrica é uma instalação responsável majoritariamente por

receber energia das usinas geradoras, em níveis de tensão16 de transmissão, logo ainda

inapropriados para distribuição, e transformar essa energia para padrões adequados visando o

consumidor final, seja este industrial, comercial, residencial etc. Além disso, possui funções

importantes como controlar o fluxo de potência, operando como ponto de controle e

transferência energética, além de garantir a proteção do sistema elétrico e funcionar como ponto

de entrega para consumidores industriais, tal qual o sistema da Figura 2.12.

Nos estudos de análise de sistemas de potência, e também em análise de defeitos, a SE

é interpretada como uma barra ou nó elétrico. Isto significa que nela também se aplicam as Leis

de Kirchhoff17 para estudos de rede e simulações computacionais envolvendo fluxo de potência.

As subestações particulares de energia são de responsabilidade dos clientes e não das

concessionárias de energia, bem como suas rotinas de manutenção preventiva e corretiva.

No estado do Rio de Janeiro, e consequentemente também no campus e Hospital

Universitário da UFRJ, vale principalmente a Norma Regulamentadora da Light, que trata das

suas obrigações em relação ao consumidor, ou seja, os limites de participação da Light nos

projetos, como é feita a medição de faturamento, fornecimento de material, infraestrutura para

instalação de equipamentos, custeio de mão de obra entre outros aspectos. Esta parte não consta

nas normas ABNT por ser de interesse apenas da concessionária.

16 Tradicionalmente, os transformadores das usinas geradoras elevam a tensão elétrica em valores padronizados

para assim reduzir o Efeito Joule na transmissão, ao passo que os transformadores abaixadores reduzem este nível

de tensão na distribuição de energia. Um exemplo prático muito comum é um conjunto de transformadores com

relação 230/138 kV na transmissão, em AT; com transformadores de 138/13,8 kV na subtransmissão, em MT; e

transformadores 13,8 kV/220 V na distribuição, em BT, para níveis de consumo. Outras classes de tensão que

podem ser também destacadas são, para MT: 6,6 kV, 25 kV e 34,5 kV; AT: 69 e 138 kV; EAT: 345 kV, 440 kV e

500 kV; e UAT: 765 kV.

17 Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) foi um físico alemão criador da Lei das Correntes (também conhecida

como Lei dos Nós, ou Primeira Lei de Kirchhoff) e da Lei das Tensões (também conhecida como Lei das Malhas,

ou Segunda Lei de Kirchhoff) nos estudos de sistemas elétricos. Simplificadamente, a 1ª Lei define que o somatório

das correntes que entram em um nó é sempre igual ao somatório das correntes que saem do mesmo nó, ou seja, a

soma algébrica das correntes em qualquer junção do circuito é sempre nula; a 2ª Lei enuncia que o somatório das

quedas de tensão ao longo de uma malha é sempre igual ao somatório das elevações de tensão da mesma malha,

ou seja, a soma algébrica das tensões em qualquer caminho fechado do circuito é sempre nula.

37

Figura 2.12 – Esquemático do sistema elétrico da geração ao consumo.

Fonte: COSTA [4].

É notório que a maior parte desta Norma Regulamentadora é condizente com as

diretrizes da ABNT, havendo, porém, discrepâncias em que a Light esclarece poder optar entre

RECON [10] e NBR. Como mencionado no Capítulo 1, a concessionária não é obrigada a seguir

o estabelecido na NBR 14039:2005 [9] ou qualquer outra norma técnica publicada pela ABNT,

podendo utilizar, acima da norma ABNT, qualquer especificação por ela (concessionária)

elaborada. O conceito jurídico é que a concessionária tem outorga do poder público (Aneel)

para prover o serviço de eletricidade e, nessa condição, seus regulamentos técnicos se

sobrepõem aos da ABNT, confirma MORENO [11].

A previsão de carga de uma instalação deve ser feita obedecendo-se algumas

prescrições: (i) a carga a considerar em um equipamento de utilização é a sua potência nominal

absorvida, dada pelo fabricante ou calculada a partir da tensão nominal, da corrente nominal e

do fator de potência; (ii) nos casos em que for dada a potência nominal fornecida pelo

equipamento (potência de saída), e não a absorvida, devem ser consideradas o rendimento e o

fator de potência [9].

38

Conforme a Light [10], antes do pedido de fornecimento, o interessado deverá

apresentar à concessionária a carga pretendida, planta de localização simplificada com endereço

da instalação e também o nível de tensão de atendimento pretendido, para fins de definição pelo

Planejamento da concessionária, das condições adequadas de atendimento, que permitam a

perfeita definição das características técnicas das instalações de entrada.

Os ramais de entrada e de ligação não constam explicitamente na NBR, sendo então de

responsabilidade da Light definir as diretrizes destes aspectos. A norma ABNT generaliza ao

abordar as instalações aéreas e subterrâneas. Além disso, a Light detalha, em sua norma, o

funcionamento dos transformadores de instrumentação, que não consta na NBR.

Em relação ao aterramento em subestações, a ABNT afirma [9] que quando a instalação

for alimentada por concessionário, o condutor neutro, se existir e o concessionário permitir,

deve ser aterrado na origem da instalação, já que proporciona uma melhoria na equalização de

potenciais, essencial à segurança. As instalações devem ainda ser providas de dispositivos

automáticos para seccionar os curtos-circuitos entre fases, faltas à terra perigosas ou para

indicar a condição de falta, dependendo principalmente do esquema de aterramento. A proteção

contra contatos indiretos deve ser garantida pelo aterramento e pela equipotencialização, sendo

que o seccionamento automático da alimentação é uma medida que visa garantir a integridade

dos componentes dos sistemas de aterramento e equipotencialização, e limitar o tempo de falta.

O RECON [10] orienta que nos casos de subestações consumidoras, deverão ser

construídas duas malhas de aterramento independentes e distantes entre si de suas áreas de

influência. A primeira malha com a finalidade de interligar os respectivos para-raios, as

carcaças dos transformadores e partes metálicas associadas ao lado de média tensão. A segunda

malha com a finalidade de interligar os neutros dos transformadores, bem como as partes

metálicas associadas ao lado de baixa tensão.

A Light enfatiza em sua norma [10] que não será aceita, em nenhuma hipótese, posição

de aterramento a montante, ou seja, para o lado da rede da Light, e que a condição de

aterramento da chave deverá ser sempre a jusante, ou seja, para o lado da carga. Ademais, não

é permitida, em qualquer hipótese, a utilização de CLP – Controlador Lógico Programável, para

função de proteção do sistema contra curtos-circuitos.

39

COSTA [4] explica ainda que a subestação pode ter dois ou mais transformadores

dimensionados de tal forma que, na falha de um transformador, os demais sejam capazes de

suportar toda a carga da unidade consumidora. Havendo mais de um transformador, fica a

critério do consumidor definir se todos ficam ligados permanentemente ou se algum

transformador fica desligado, sendo utilizado como reserva.

2.3.2 Classificações de subestações

Conforme MUZY [5], as subestações podem ter classificações baseadas em suas

características de operação, sua função no sistema elétrico, sua instalação, seus equipamentos

e até mesmo por seus tipos de comando. Sendo assim, uma mesma subestação pode atender a

mais de um critério e, portanto, pertencer a algumas dessas classificações simultaneamente.

Quanto ao nível de tensão, as subestações podem ser classificadas como de BT – Baixa

Tensão, de MT – Média Tensão, de AT – Alta Tensão, de EAT – Extra Alta Tensão e UAT –

Ultra Alta Tensão. Quanto à relação entre os níveis de tensão de entrada e saída, podem ser

classificadas como elevadora – localizada, por exemplo, na saída de usinas geradoras, eleva a

tensão para transmissão e subtransmissão, abaixadora – localizada nas periferias dos centros

consumidores, abaixa a tensão para centros urbanos, e de manobra – interliga circuitos sob o

mesmo nível de tensão, possibilitando sua multiplicação e seccionamento de circuitos, e assim

energizando trechos de menores comprimentos.

Quanto à função no sistema elétrico global, ou quanto a sua transferência de potência

para ser mais preciso, a subestação pode ser classificada em: de transmissão – é a principal,

utiliza grandes transformadores, interconecta a geração ao sistema de transmissão, de

subtransmissão – são derivações, anéis, circuitos, interconecta os sistemas de transmissão e de

subtransmissão ou ramificações, e de distribuição – interconecta os sistemas de subtransmissão

e distribuição, levando a potência diretamente ao consumidor ou cargas.

Quanto ao tipo de instalação, podem ser classificadas em externas – construídas em

locais amplos ao ar livre, requerendo aparelhos e máquinas próprias para funcionamento mesmo

em condições atmosféricas adversas pois não possuem cobertura, ou internas – construídas em

40

locais abrigados, podendo ser uma edificação ou câmara subterrânea, e também podem consistir

de cabines metálicas ou serem isoladas a gás SF6 – Hexafluoreto de Enxofre18.

Quanto ao tipo construtivo de equipamentos, podem ser classificadas em convencionais

– são a céu aberto e usam o ar como meio isolante entre os equipamentos, ocupando grande

espaço físico, e em cabine metálica ou blindada – utiliza meio isolante diferente do ar,

comumente gás SF6, permitindo assim compactar a instalação.

Quanto à modalidade de comando, pode ser automatizada – supervisionada à distância

por intermédio de processamento computacional, semiautomatizada – possuindo

computadores ou intertravamentos eletromecânicos que impedem operações indevidas por

parte da operação local, e apenas com operador – justificáveis em instalações de maior porte,

pois exige alto nível de treinamento de pessoal e uso de computadores na supervisão e operação.

Já de acordo com COSTA [4], as subestações podem ser classificadas principalmente

em subestação simplificada ou convencional, desde que ambas operem em tensão igual ou

superior a 69 kV. Ademais, o transformador da subestação pode possuir ajuste automático de

tensão, compensando as variações de tensão de fornecimento e as variações de carga ao longo

do dia, que promovam uma oscilação da tensão de saída do transformador.

Para subestação simplificada, a NBR 14039:2005 recomenda que a proteção geral na

MT deva ser feita por um disjuntor acionado através de relés secundários com as funções 50 e

5119, fase e neutro, ou por meio de chave seccionadora e fusível, sendo que, adicionalmente,

neste último, a proteção geral na BT deve ser realizada através de disjuntor. O RECON [10]

salienta que a potência nominal trifásica de transformação está limitada entre 75 kVA e 300

kVA, e que a tensão praticada por esse tipo de subestação está restringida em 13,8 kV.

18 O SF6 é um gás sintético que, apesar de ser conhecido desde 1904, só foi utilizado como meio isolante elétrico

por volta de 1940 e seu uso como meio extintor de arco elétrico foi iniciado somente no ano de 1952. Trata-se de

um gás incolor, inodoro, não tóxico, não combustível, eletronegativo e extremamente estável devido à sua estrutura

molecular simétrica. Com peso molecular igual a 146 g/mol, é um dos gases mais pesados conhecidos e é inerte

até cerca de 5.000 ºC, fazendo com que se comporte praticamente como um gás nobre.

19 Um relé é um interruptor ligado a mais um de circuito elétrico, com a função de ligar ou desligar dispositivos,

através da energização de suas bobinas e do estado lógico de seus contatos. Segundo MARDEGAN [35], existem

várias classificações que se pode dar aos relés: quanto à grandeza de atuação (corrente, tensão, frequência); forma

de conectar ao circuito (primário e secundário); forma construtiva (eletromecânicos, mecânicos, estáticos);

temporização (temporizados e instantâneos); quanto à função (sobrecorrente, direcional, diferencial); e

característica de atuação (normal inverso, muito inverso). Os relés 50/51 são relés de sobrecorrente conforme ANSI

– American National Standards Institute, que operam quando o valor da corrente do circuito ultrapassa um valor

ajustado. Os relés de sobrecorrente podem ser instantâneos (função ANSI 50) ou temporizados (função ANSI 51).

41

2.3.3 Localização de subestações

A Norma Regulamentadora – NR 10 [21] estabelece os requisitos e condições mínimas

objetivando a implementação de medidas de controle e sistemas preventivos, de forma a

garantir a segurança e a saúde dos trabalhadores que, direta ou indiretamente, interajam em

instalações elétricas e serviços com eletricidade.

Todo e qualquer atividade desenvolvida em uma subestação energizada não pode ser

realizada de forma individual, visto que a NR 10 proíbe o trabalho realizado individualmente

em instalações elétricas energizadas em alta tensão. Todo trabalho em subestações deve ser

precedido de ordem de serviço, e toda tarefa realizada em uma subestação deve ter um

procedimento de trabalho detalhado e assinado por profissional autorizado.

Além disso, a NR 10 detalha em esquemático de zonas dos locais onde se encontram os

pontos de instalação energizados, são elas: Zona Controlada, Zona Livre e Zona de Risco,

apresentadas na Figura 2.13. Além disso, os raios de delimitação entre as zonas, tanto entre ZR

e ZC quanto entre ZC e ZL, variam conforme os níveis de tensão nominal da instalação, logo

apresentados na Tabela 2.3.

Além disso, NBR 14039:2005 [9] recomenda que as subestações devem ser localizadas

de forma a permitir fácil acesso a pessoas, materiais e equipamentos, para operação e

manutenção, e possuir adequadas dimensões, ventilação e iluminação natural ou artificial

compatível com a sua operação e manutenção. Nas instalações internas e externas, os

afastamentos entre partes vivas precisam seguir as restrições de distâncias mínimas e tensão

nominal de instalação presentes nesta norma.

Para o RECON [10], a subestação deve ser localizada junto ao limite de propriedade

com a via pública, sendo admitido um afastamento interno desse limite de no máximo três

metros. O ideal é que a subestação esteja no pavimento térreo, em ambiente seco e em condições

que permita o livre acesso da Light a qualquer tempo, não sendo permitida instalação em

subsolos ou em locais passíveis de inundação.

42

Figura 2.13 – Identificação das Zonas de Risco, Controlada e Livre da instalação.

Fonte: NR 10 [21].

Tabela 2.3 – Raios de delimitação entre zonas para faixas de tensão da instalação.

Fonte: NR 10 [21].

43

2.3.4 Subestações hospitalares

O sistema de energia elétrica é a principal instalação de um hospital, sendo responsável

em manter com pleno funcionamento todos os sistemas e equipamentos que suportam os

procedimentos clínicos e assistenciais da instituição, explica COUTINHO [36]. As instalações

elétricas de um hospital são complexas de se projetar, comparadas a qualquer outro tipo de

empreendimento, pois tudo que se pensa em infraestrutura e tecnologia é aplicável e utilizado

nas organizações hospitalares, além de que se trata de equipamentos eletromédicos diretamente

ligados à vida humana.

IBARRA [37] ressalta que existem características de instalações comerciais, industriais

e principalmente médicas. Características de instalações comerciais podem ser encontradas em

locais do setor administrativo, bibliotecas, depósitos, recepção e restaurantes. Características

industriais são encontradas em setores de manutenção do hospital, como na casa de máquinas,

central de ar condicionado, cozinha e áreas que exijam maquinário industrial. Características

de instalações médicas são encontradas em todos os locais voltados para procedimentos

relacionados diretamente com a atividade clínica.

Em muitos hospitais, as instalações elétricas ainda são as projetadas no século passado,

com componentes em ciclos de vida avançados e suscetíveis às falhas com o tempo. É

necessário que os sistemas elétricos hospitalares sejam confiáveis e seguros, com altas

disponibilidade e confiabilidade operacionais e aptos a funcionar também em situações

emergenciais [36]. Além disso, cargas deformantes, tais como elevadores, motores e raios-X,

por exemplo, devem ter atendimento diferenciado para que elas não gerem interferências nos

sistemas elétricos que suportam as demais cargas do hospital.

A série de normas internacionais IEC 60601 determina a segurança e eficácia dos

equipamentos eletromédicos estabelecendo as condições mínimas de desempenho destes

equipamentos, sendo a base para a elaboração das normas técnicas nacionais, explica ALVES

et al. [28]. Para instalações elétricas hospitalares temos, além da NBR 5410:2004,

especificamente a NBR 13534:1995 [30], que trata a respeito das instalações elétricas para

estabelecimentos assistenciais de saúde e que deve ser respeitada tanto para estabelecimentos

públicos quanto para privados.

44

A norma técnica nacional que diz respeito aos equipamentos eletromédicos é a IEC 601-

1, que estabelece, como regra geral, que o valor admissível de corrente de fuga permanente de

um equipamento eletromédico, em condições normais, é de 0,005 A [28]. Com relação aos

riscos elétricos, como curtos-circuitos e sobretensão em procedimentos médicos, deve-se

primeiramente identificar quando eles ocorrem, incluindo a classificação do surto20.

A Tabela 2.4 apresenta os valores de TMEF (Seção 2.1.3.3) em meses, para os

equipamentos médico-hospitalares com maior utilização dentro do complexo de saúde da

Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP. Esses valores apresentados pelo Ministério

da Saúde (2002) foram levantados com base em aproximadamente 24.000 ordens de serviços

(correspondentes a 30 meses) executadas pelo Centro de Engenharia Biomédica da UNICAMP

[38]. Os valores da Tabela 2.4 representam a média dos períodos transcorridos entre

manutenções corretivas para cada tipo de equipamento, independentemente de sua marca.

Salienta-se ainda o fato que hospitais que possuem equipamentos mais antigos, mais novos ou

com tecnologias diferentes, certamente terão valores um pouco distintos.

As falhas elétricas em equipamentos eletromédicos podem ser causadas por diversos

fatores, comenta IBARRA [37], principalmente pela má conservação do equipamento,

instalação elétrica inadequada ou até contato com fluidos, como sangue, urina, vômitos,

remédios ou mesmo água, quando acidentalmente entrarem em contato com partes energizadas.

De acordo com COUTINHO [36], dentro do sistema elétrico do ambiente hospitalar, a

energia é classificada conforme a sua característica de fonte de fornecimento, podendo ser: (i)

sistema de energia elétrica normal, fornecida pela concessionária local, para aplicações de baixa

responsabilidade como iluminação e tomadas de uso não específico; (ii) sistema de energia

elétrica de emergência, para anomalias ou interrupções de energia da concessionária,

alimentado por um grupo de motores geradores, para aplicações de grande responsabilidade

como pronto-socorro, centro de diagnóstico e equipamentos específicos; (iii) sistema de energia

elétrica ininterrupta, através de no-breaks, equipamentos ligados no sistema de emergência e

que fornecem energia de altíssima qualidade, sem variações de tensão e frequência, através de

bancos de baterias autônomos. Neste último caso, para aplicações que exigem energia elétrica

com alta confiabilidade, como centro cirúrgico, laboratórios, CTI, sistema de incêndio, rede de

computadores e central de segurança.

20 Para isso, tais instituições devem contar com sistemas como o IT-médico, conforme explicado em 2.2.2.

45

Tabela 2.4 – TMEF de equipamentos médico-hospitalares21 da UNICAMP em 2002.

Fonte: adaptado de Ministério da Saúde [38].

Para os hospitais em território brasileiro, as concessionárias geralmente disponibilizam

infraestrutura em MT em 13,8 kV, 21 kV e 34,5 kV. A subestação abaixadora atua para que se

tenha as tensões de alimentação das cargas do hospital em 380 V, 220 V e 127 V, além de

incluir QGBT para distribuição primária das categorias e classes de energia.

Para geração de forma alternativa nos hospitais, temos a geração stand by (sistema de

geração em emergência), geração em horário de ponta (paralelismo com a concessionária),

geração PRIME (planta de geração de energia 24 horas) e cogeração de energia (planta de

21 Equipamentos cujo TMEF é maior que 30 meses, ou seja, que não apresentaram ocorrências no histórico de

manutenção durante o período observado da pesquisa.

46

geração de energia 24 horas, mas com reaproveitamento térmico) [36]. Para atender as normas

vigentes, os hospitais devem possuir o sistema de geração stand by de forma a reestabelecer a

energia para as cargas críticas em até 15 segundos.

Do ponto de vista de manutenção de equipamentos eletromédicos, são poucos os

hospitais que possuem uma estrutura capacitada tecnicamente para proceder manutenções

eficientes e de qualidade. No caso de recorrer a serviços de manutenção terceirizados, o

problema está na qualidade dos serviços, fiscalização e verificação destas manutenções, que

ficam praticamente à mercê destas próprias empresas, não havendo na maioria dos casos uma

forma de controle sobre estes serviços. Segundo IBARRA [37], tal fato se deve a uma série de

fatores, como falta de conscientização de administradores hospitalares e do corpo clínico para

o problema, falta de equipe técnica qualificada e em muitas vezes falta de recursos.

Para aumentar a segurança e a confiabilidade do sistema elétrico hospitalar, vale

verificar a possibilidade de possuir uma segunda entrada de energia junto à concessionária, e

também realizar estudos para implantação de unidade autônoma de energia em MT a fim de

manter 100% do complexo hospitalar na falta de energia. Neste último caso, garante

COUTINHO [36], ainda existe a possibilidade da redução de custo, com o sistema operando

em horário de grande consumo – por exemplo, entre 17h e 20h.

A previsão da utilização das cargas em um hospital é uma tarefa bastante complexa, já

que é preciso conhecer com bastante exatidão qual será a rotina de funcionamento do hospital,

que tipos de exames serão realizados, a frequência de utilização de determinados locais do

hospital e outros fatores intrínsecos à realidade de cada unidade, explica IBARRA [37]. Para

amenizar a falta de exatidão destas previsões, deve-se procurar prever os locais que se

caracterizem pela dinâmica de funcionamento elétrico em fases distintas, evitando sobrecarga

em alguma delas.

Com a finalidade de evitar possíveis defeitos e falhas no sistema elétrico em um hospital,

deve-se: realizar o levantamento completo das instalações elétricas, com seus respectivos

projetos atualizados; efetuar medições registradas periódicas para analisar o contexto da carga

e demanda atuais; realizar estudo de casos e simulações para situações adversas; apresentar ao

Corpo Diretivo do Hospital os riscos e pontos mais críticos do sistema elétrico hospitalar.

47

Os projetos elétricos devem proporcionar para o empreendimento uma infraestrutura

preparada para no mínimo 25 anos de utilização, desta forma, em face da responsabilidade do

sistema elétrico é importante manter os diagramas unifilares, trifilares e funcionais de toda a

instalação sempre atualizados [36], de forma a fornecer subsídios confiáveis quanto da

elaboração de novos projetos e principalmente nas intervenções da manutenção em defeitos.

2.4 EQUIPAMENTOS EM SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS

2.4.1 Transformadores

2.4.1.1 Transformadores de potência

O transformador de potência é o principal equipamento de uma subestação, o de maior

valor agregado e de mais difícil reposição em caso de falha, explica ENERGISA [39], logo,

necessita de atividades de manutenção preditiva e preventiva que diagnostiquem seu estado de

funcionamento. É normalmente composto de cobre, aço-silício e material isolante, que são

altamente suscetíveis a problemas em caso de umidade.

Figura 2.14 – Esquema de transformador indicando o fluxo magnético pelo núcleo.

Fonte: adaptado de STACK EXCHANGE PHYSICS [40].

48

Como apresenta a Figura 2.14, o transformador convencional é um equipamento elétrico

estático que, por maio de indução eletromagnética, transfere a energia do circuito primário para

o circuito secundário mantendo a mesma frequência e, em geral, alterando os valores de tensão

e corrente. A chamada parte ativa do transformador é composta de bobinas e núcleo, em que a

bobina de alimentação é chamada de primária e a de saída é chamada de secundária [4]. A

relação entre as tensões de entrada e saída, bem como as correntes de entrada e saída, dependem

do número de espiras dos enrolamentos no núcleo do transformador conforme a seguir:

𝑎 =𝑁𝑝

𝑁𝑠=

𝑉𝑝

𝑉𝑠=

𝐼𝑠

𝐼𝑝 (2.11)

Em que 𝑎 é chamada de relação de transformação ou relação de espiras do

transformador, 𝑁𝑝 é o número de espiras do enrolamento primário, 𝑁𝑠 é o número de espiras

do enrolamento secundário, 𝑉𝑝 é a tensão aplicada ao enrolamento primário, 𝑉𝑠 é a tensão

aplicada ao enrolamento secundário, 𝐼𝑝 é a corrente elétrica que circula no enrolamento

primário e 𝐼𝑠 é a corrente elétrica que circula no enrolamento secundário.

Ressalta-se o fato que a corrente circulante no secundário está condicionada à conexão

de uma carga a este enrolamento. As relações expressas em 2.11 têm origem na conservação de

energia (potência elétrica) neste equipamento, devido a seu alto rendimento, e também graças

a Lei de Faraday22 de indução. A Figura 2.15 apresenta um esquemático detalhado do

transformador trifásico e sua lista de componentes.

Segundo COSTA [4], existem diferenças na operação dos transformadores a óleo e a

seco. Para os transformadores a óleo, a função deste componente é de isolamento e refrigeração.

No caso de transformadores a seco, a isolação é garantida pela resina que reveste as bobinas e

a refrigeração é feita pelo ar que circula entre as bobinas. Além disso, o óleo isolante está sujeito

à deterioração devido ao funcionamento do transformador – ao calor transferido do núcleo do

enrolamento através do óleo.

22 Essa lei foi estabelecida em 1831, por Michael Faraday, através das descobertas sobre a indução eletromagnética.

É considerada uma das leis fundamentais da teoria de eletromagnetismo, e enuncia que uma força eletromotriz

induzida surgirá, sempre que houver uma variação do fluxo magnético no tempo através de um circuito.

49

Figura 2.15 – Esquemático de lista de peças de transformador de potência trifásico.

Fonte: PATRICK [41].

50

Além disso, a ENERGISA [39] faz evidência a alguns serviços de manutenção

preventiva no transformador e no próprio local onde o mesmo está instalado, visando evitar a

ocorrências de falhas neste equipamento, como: realização de ensaios elétricos para verificar se

os parâmetros do transformador estão dentro das condições ideais de operação; a análise físico-

química e análise cromatográfica; verificar a existência de vazamentos em todo o equipamento

e o nível do óleo; testar a ventilação forçada (se existir); verificar a existência de trincas ou

rachaduras nos isoladores; verificar as conexões dos cabos e reapertar se necessário; ensaio de

relação de transformação; limpeza e manutenção geral de seus componentes (ventiladores,

radiadores ou trocadores de calor, comutadores de tensão, buchas, válvulas e caixa de controle)

para garantir a integridade e operacionalidade do transformador.

O óleo mineral exerce diversas funções como refrigeração, isolamento e extinção de

arcos elétricos. Seja pelo envelhecimento natural ou pelas condições de funcionamento do

equipamento (presença de umidade, funcionamento em sobrecarga ou em condições

inadequadas de temperatura, contaminação por agentes externos etc.), em determinado

momento da vida útil do óleo23, torna-se necessária a manutenção. A manutenção pode envolver

processos de desgaseificação e desumidificação, por exemplo.

2.4.1.2 Transformadores de instrumentos

NEMÉSIO SOUSA [14] lembra que os sistemas elétricos exigem o uso de correntes e

tensões cada vez mais elevadas, sendo necessárias que as informações sobre esses valores de

corrente e tensão sejam conhecidas. Com a impossibilidade de os instrumentos medirem

diretamente essas grandezas, utilizam-se os transformadores de instrumento para adaptarem os

seus valores aos instrumentos. Portanto, os transformadores de instrumento têm a função de

suprir de corrente e tensão os medidores e relés com grandezas proporcionais aos circuitos de

potência. No caso da medida de tensão utilizam-se os Transformadores de Potencial (TP) e para

corrente, há os Transformadores de Corrente (TC).

23 O custo dessa regeneração do óleo é da ordem de 1/3 do custo de aquisição do óleo novo, enquanto o prazo

médio para aquisição de um novo transformador pode superar os 120 dias, garante ENERGISA [39].

51

Portanto, o TP é um equipamento usado em sistemas de medição, controle e proteção

que reduz a tensão do circuito em seu secundário para níveis compatíveis com a máxima

suportável pelos instrumentos pertinentes. Já o TC reduz as correntes que circulam nos

enrolamentos primários em níveis compatíveis com os instrumentos ligados em seu secundário.

Figura 2.16 – Exemplo de transformador de potencial.

Fonte: BRASFORMER [42].

Os TP, como o mostrado na Figura 2.16, têm a função de possibilitar a medição de

tensão em sistemas com tensão acima de 600 V. MUZY [5] lembra as suas principais

características: erro mínimo na relação de transformação e no ângulo de fase; queda de potencial

a partir do regime em vazio até a plena carga muito pequena; isolar o circuito de baixa tensão

do circuito de alta tensão; reproduzir os efeitos transitórios e regime dos circuitos de alta tensão

para de baixa o mais fielmente possível. A relação de transformação do TP é como a seguir.

𝑅𝑇𝑃 =𝑉𝑝

𝑉𝑠 (2.12)

Onde RTP é a relação de transformação do TP, 𝑉𝑝 é a tensão primária do transformador

e 𝑉𝑠 é a tensão secundária.

52

Por sua vez, os TC (Figura 2.17), têm como principais objetivos a alimentação dos

sistemas de proteção e medição da subestação, e compatibilizar o isolamento e a segurança

entre os circuitos de alta tensão, que estão sendo medidos, e os instrumentos. A relação de

transformação do TC é como a seguir.

𝑅𝑇𝐶 =𝐼𝑝

𝐼𝑠 (2.13)

Onde RTC é a relação de transformação do TC, 𝐼𝑝 é a corrente primária do

transformador e 𝐼𝑠 é a sua corrente secundária.

Figura 2.17 – Exemplo de transformador de corrente.

Fonte: PODER ELÉTRICA [43].

Por serem ambos (TP e TC) equipamentos de alta precisão, utilizados na medição de

energia e proteção das instalações, devem ser periodicamente avaliados, de forma a assegurar

suas condições originais de fabricação, principalmente no que se refere à relação de

transformação, a sua isolação e à permeabilidade magnética de seu núcleo [39]. É também

recomendado verificar a existência de vazamentos, trincas ou rachaduras, bem como de realizar

ensaio de resistência de isolamento e de relação de transformação [4].

Para a manutenção preventiva destes transformadores de instrumentos, alerta

ENERGISA [39], são indicadas a limpeza integral dos equipamentos, identificação e correção

de pontos de aquecimento ou com mau contato, ensaios de isolamento elétrico e, quando

possível, de estado do óleo isolante.

53

2.4.2 Disjuntores

O disjuntor é um equipamento de manobra que garante a continuidade de energia de

uma subestação, destinado a estabelecer, conduzir e interromper a corrente elétrica de um

circuito em condições normais e anormais especificadas, como as de curtos-circuitos. Conforme

a NBR IEC 62271-102:2006, apud NEMÉSIO SOUSA [44], equipamentos de manobra são

“dispositivos elétricos destinados a estabelecer ou interromper corrente elétrica, em um ou mais

circuitos elétricos”.

Devido ao fato de possuir componentes mecânicos, sofre desgaste em virtude da

utilização, o que requer um acompanhamento periódico da quantidade de operações, com ações

preventivas para mantê-lo em condições ideais de funcionamento. Para tanto, é recomendável

as seguintes ações, indica ENERGISA [39]: realização de ensaios periódicos de resistência de

contato e de isolamento, além de ensaios operacionais de comando/controle e limpeza geral.

Ademais, os disjuntores são os principais equipamentos de segurança da subestação,

além de serem os mais eficientes dispositivos de manobra em uso nas redes elétricas. São usados

para comandar/controlar circuitos, ligando e desligando em qualquer condição, conduzindo

corrente de carga e proporcionando uma supervisão automática do sistema e sua operação.

Na manutenção preventiva deste equipamento, apresentado na Figura 2.18,

recomendam-se também [4]: verificar a limpeza do mecanismo de acionamento (molas, travas,

motor, engrenagens, articulações, carregamento de mola), verificar a existência de trincas ou

rachaduras nas câmaras de extinção, ensaios de abertura e fechamento mecânico, elétrico, local

e remoto, ensaios de resistência de isolamento, de perdas dielétricas e de resistência de contato.

Os disjuntores podem ser instalados acompanhados dos respectivos relés, que são os

dispositivos responsáveis pela detecção das correntes elétricas do circuito, e que tomam a

decisão de acionamento ou não do disjuntor, argumenta MUZY [5]. O disjuntor sem o

acompanhamento dos seus relés torna-se apenas uma chave de manobra, sem características de

proteção. Lembrando que o disjuntor opera continuamente, sob tensão e corrente de carga,

muitas vezes em ambientes de condições severas de temperatura, umidade e poeira. E mesmo

sob essas condições ambientais somados aos longos períodos de tempo sem ser acionado, o

disjuntor deve estar apto a mudar o estado de seus contatos (operar) quando for solicitado [14].

54

Figura 2.18 – Exemplo de disjuntor trifásico de subestação.

Fonte: TECNO DAHER [45].

Segundo NEMÉSIO SOUSA [14], as funções dos disjuntores são, em geral: interromper

rapidamente a corrente de curto circuito (Icc); ter capacidade de interromper, estabelecer e

conduzir correntes nominais de carga dos circuitos por longo tempo, correntes de magnetização

de transformadores e reatores e as correntes capacitivas de banco de capacitores e linhas a vazio;

suportar a tensão do circuito em que está instalada como os contatos abertos; ser capaz de fechar

um circuito em curto e, imediatamente após, abrir (ou reabrir) para eliminar este curto-circuito

(trip free – abertura livre); suportar os efeitos do arco elétrico, bem como os efeitos

eletromagnéticos e mecânicos do primeiro meio-ciclo da Icc e os efeitos térmicos da corrente

estabelecida (corrente suportável nominal de curta duração); abrir em tempos tão curtos quanto

dois ciclos mesmo tendo permanecido na posição fechado por muito tempo; estar apto a

interromper a corrente especificada, em qualquer instante e sem causar sobretensões elevadas.

2.4.3 Condutores elétricos

Os condutores são materiais que permitem o deslocamento de corrente elétrica. O

condutor elétrico é, portanto, composto por material de boa condutibilidade elétrica (baixa

resistividade) sendo normalmente de cobre ou alumínio. O fio é um condutor, que pode ser de

alumínio ou cobre, maciço ou não, cuja seção é circular, podendo ter ou não isolamento.

Por sua vez, o cabo é um conjunto de fios encordoados e não isolados entre si, podendo

ser encapado ou não, de acordo com seu uso. É mais flexível que um fio com a mesma

55

capacidade de carga. Normalmente os condutores da fase, neutro e terra são dispostos em

eletrodutos. Nesses casos, eles devem ser isolados e devem ser recobertos por uma camada,

conhecida como cobertura, como mostra a Figura 2.19, para evitar sua exposição direta às

bandejas ou ao solo.

Figura 2.19 – Camadas de um cabo de alta tensão isolado.

Fonte: COSTA [4].

Os cabos de AT – Alta Tensão e MT – Média Tensão têm características bem diferentes

dos cabos de BT – Baixa Tensão. Além de condutor de cobre ou alumínio no centro do cabo,

ele ainda possui outras camadas ao seu redor. Logo, envolvendo o condutor central, existe uma

camada de fita semicondutora [4], depois desta é que está presente a isolação, podendo ser de

diversos materiais, como por exemplo, PVC (cloreto de polivinila), XLPE (polietileno) ou EPR

(etileno propileno). Ao redor da isolação existe outra camada de fita semicondutora24, depois a

blindagem25 ou malha de aterramento, e a última camada é de proteção mecânica de borracha.

2.4.4 Chaves

Segundo a NBR IEC 62271-102:2006 Equipamentos de alta-tensão parte 102:

seccionadores e chaves de aterramento, apud NEMÉSIO SOUSA [44], as chaves são

‘dispositivos’ elétricos que fazem parte do grupo denominado equipamentos de manobra. Em

24 As fitas semicondutoras possuem a função de filtrar e uniformizar as diversas linhas de campo magnético

formadas pelos vários condutores que compõem o condutor central.

25 A blindagem deve ser aterrada para garantir que, na ocorrência de uma falha na isolação, a região ao redor do

cabo não fique energizada.

56

sistemas de potência suas funções são estabelecer a união entre linhas de transmissão,

geradores, consumidores e transformadores, separá-los (ou secioná-los), além de servirem

como proteção para todos os componentes elétricos contra a atuação perigosa de sobrecargas,

correntes de curto-circuito e contatos à terra.

Nas subestações, as chaves podem desempenhar diversas funções, sendo a mais comum

o secionamento de circuitos por necessidade operativa ou de isolar componentes do sistema,

como equipamentos ou linhas de transmissão. Nesse último caso, as chaves quando se

encontram abertas, para isolarem os componentes em manutenção, devem ter suportabilidade,

entre terminais, às solicitações dielétricas, de modo a assegurar que o pessoal de campo possa

executar os serviços de manutenção com as condições adequadas de segurança. Isto é, garantir,

na posição aberta, a distância de isolamento26 para sua classe de tensão.

2.4.4.1 Chaves seccionadoras

A chave seccionadora é um equipamento de manobra mecânico, de operação manual ou

automatizada, responsável por garantir a continuidade da energia elétrica ou o isolamento de

determinados componentes da subestação, além de realizar manobras de abertura e fechamento

de circuito elétrico sem carga. A ENERGISA [39] destaca que a chave pode sofrer problemas

como desgaste em função do número de operações, aquecimento devido a mau contato,

desalinhamento, oxidação e outros. Para evitar essas ocorrências, necessita periodicamente de

limpeza, lubrificação, reapertos, alinhamento, ensaios e substituição de componentes avariados.

A característica básica das chaves seccionadoras [5], mostradas na Figura 2.20, é o

compromisso de operação em níveis de tensão insignificantes entre os seus terminais, ou no

caso de restabelecimento e de interrupção de baixas correntes. Tem como principais funções o

by pass, onde executa um desvio em equipamentos que necessitam de manutenção ou por

alguma imposição de operação do sistema; isolamento de qualquer componente do sistema

elétrico quando necessário; e por fim, para manobras de circuitos no sistema.

26 Genericamente falando, para as condições ambientais normais de operação de equipamentos elétricos

(temperatura ambiente máxima de 40 ºC e média de 30 ºC em 24 horas e altitude de até 1.000 metros), a distância

de isolamento para a classe de tensão (ou tensão superior) pode ser estimada como 1 cm/kV, sem considerar as

adequações necessárias para as relações de tensões fase-fase e/ou fase-neutro e outras distâncias de segurança

como trânsito de pedestres, de veículos de serviços etc., que podem afetar essa relação entre distância e tensão.

57

Figura 2.20 – Exemplo de chave seccionadora tripolar.

Fonte: SAREL [46].

Na manutenção preventiva deste equipamento, recomenda-se [4]: verificar a

simultaneidade da abertura e do fechamento das fases, verificar as condições dos isoladores

quanto a trincas ou rachaduras, verificar o estado dos contatos, limpeza, lubrificação e reaperto

dos contatos, limpeza e lubrificação das articulações da chave, ensaio de resistência de contato.

2.4.4.2 Chaves fusíveis

A chave fusível executa tanto a função normal de secionador de circuito sem carga

quanto a proteção contra curto-circuito ou sobrecorrente pela queima do seu elo fusível. Esta

chave é acionada por meio de bastão de manobra e pode ser instalada com fusíveis de diversos

valores de corrente elétrica dependendo da necessidade do local onde ela for utilizada. As

chaves fusíveis, mostradas na Figura 2.21, não devem ser operadas em carga devido à

inexistência de sistema de extinção de arco elétrico [4]. Entretanto, a sua operação somente em

tensão é tolerável, o que é feito normalmente pelas distribuidoras.

Esta chave é dotada de um dispositivo (elo) fusível em série com cada um de seus polos,

formando um conjunto [14]. Quanto ao tipo de mecanismo de operação: mecanismo manual

(operado manualmente, através de manivela, vara de manobra ou alavanca) e mecanismo

automático (operado eletricamente através de comando motorizado local ou remoto,

permanente ou removível). Alguns mecanismos operam, automaticamente, por meio de

comando pneumático ou hidráulico.

58

Figura 2.21 – Exemplo de chave fusível de 15 kV e 100 A.

Fonte: ONIX [47].

2.4.4.3 Chaves de aterramento

A chave de aterramento, juntamente com a malha de aterramento, é responsável pelo

escoamento dos surtos de corrente ocasionados por descargas atmosféricas e pela dissipação

dessa energia para a terra [39]. É de extrema importância a verificação periódica nos aspectos

de condutividade e continuidade, visando garantir que cumprirá sua função através de

verificações e ensaios regulares, incluindo aplicação de técnicas preditivas com SE energizada.

Figura 2.22 – Exemplo de chave de aterramento tetrapolar.

Fonte: SEI ELECTRIC [48].

As chaves de terra ou de aterramento, como a da Figura 2.22, são necessárias devido a

diversos componentes do sistema elétrico não serem aterrados [5], como por exemplo, banco

de capacitores em derivação, barramentos ou linhas de transmissão. A existência de

componentes não aterrados no sistema, justifica o uso desta chave27, pois ela possibilita o

aterramento do equipamento em manutenção.

27 Quando uma chave de terra está acoplada diretamente ao secionador, assume-se lâmina de terra ou de aterramento.

59

2.4.5 Buchas isoladoras

As buchas isoladoras (ou de passagem) são equipamentos elétricos que permite a

transição ou interligação física entre as partes interna (condutores terminais de enrolamentos

ou da câmara de extinção de arco) e externa (cabos ou barramentos) de um equipamento como,

por exemplo, transformador ou disjuntor. São utilizadas para isolação, atuando nos casos em

que há a mudança de ambiente.

Nas buchas, são realizados ensaios importantes como o de resistência de isolamento DC

e de perdas dielétricas AC. Ambos os ensaios de isolamento (AC e DC) são meios de detecção

e prevenção de defeitos e servem, dentre outas finalidades, para ajudar a analisar a causa e

separar o equipamento defeituoso dos outros normais.

Através do ensaio de isolamento AC em buchas de transformadores ou outros

equipamentos elétricos, é possível determinar as suas condições de isolamento pela análise das

características do seu material isolante. Com este ensaio, podemos medir, dentre outras

grandezas, o fator de potência de sua isolação, as perdas ativas por esta isolação, tanto na parte

interna (volumétrica) quanto na superfície de porcelana, a corrente de fuga e sua capacitância

[14]. Antes da execução do ensaio, a bucha deverá estar limpa e seca, sem poeira ou umidade,

para não mascarar o resultado.

Figura 2.23 – Exemplos de buchas de passagem isolantes em porcelanato.

Fonte: ADANTAS [49].

Os ensaios nas buchas, como as mostradas na Figura 2.23, incluem as medições das

perdas dielétricas, devendo-se inspecionar as buchas quanto a trincas e partes quebradas. Uma

60

outra providência de segurança a ser tomada, se estiverem sob ensaio de manutenção [14], é

curto-circuitar e aterrar todas as buchas, pois podem estar carregadas estaticamente, já que são

de material conservativo, permitindo armazenamento de energia pela diferença de potencial

entre o terminal e a massa.

2.4.6 Barramentos

Um barramento elétrico normalmente é uma barra condutora (cobre ou alumínio), que

serve para transportar eletricidade, em um quadro de distribuição de energia elétrica ou em

subestações. Os barramentos são aproveitados para carregar correntes muito altas ou para

distribuí-las a vários equipamentos. A espessura do barramento determina a quantidade máxima

de corrente (ampacidade) que pode ser transportada em segurança.

Os barramentos elétricos também podem ter a forma de tubos ocos que permitem que o

calor se dissipe de modo mais eficiente, devido à sua elevada área de superfície de corte

transversal em relação à área. Estes barramentos podem ser conectados uns aos outros e a

equipamentos elétricos por parafusos, grampos, além de conexões prensadas ou soldadas.

Figura 2.24 – Exemplo de barramento trifásico de 100 A para disjuntores.

Fonte: MERKATHO [50].

Além disso, os barramentos, mostrados na Figura 2.24, são componentes estáticos da

subestação que interligam os demais equipamentos, e podem sofrer oxidação nas conexões e

aquecimento [39]. Para evitar essas situações, são necessárias inspeções visuais que permitem

a identificação de trincas, deformações, sinais de movimentação e limpeza nos seus isoladores

e conectores, além da manutenção das conexões dos barramentos.

61

3 DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO

3.1 INTRODUÇÃO AO LEVANTAMENTO DE DADOS

Conforme mencionado no Capítulo 1, a coleta dos dados referentes à situação das

instalações elétricas em subestações do Hospital Universitário Clementino Fraga Filho da

UFRJ, foi de suma importância para esta pesquisa. Sendo um dos objetivos principais deste

levantamento obter informações para as comparações com a normatização existente para

subestações elétricas, em especial às hospitalares, descritas no Capítulo 2, em conjunto com

uma análise prévia da realidade histórica, social e econômica do HUCFF, concluiu-se que as

informações referentes aos aspectos básicos e fundamentais destas instalações seriam mais

importantes do que as medições de parâmetros das mesmas.

Para a realização das visitas de campo desenvolvidas neste Capítulo 3, o autor desta

pesquisa esteve sempre acompanhado de, ao menos, dois engenheiros do corpo técnico e

responsável do hospital. Um termo de compromisso entre o autor deste trabalho e o próprio

HUCFF foi firmado a fim de garantir o uso dos dados internos apenas para fins de trabalho

acadêmico (Anexo A). A coleta de dados foi feita apenas nas subestações de energia elétrica do

Hospital, enquanto nas demais instalações de outras áreas do hospital foi realizada apenas uma

vistoria e inspeção visual por fugir ao escopo do presente trabalho.

O Hospital do Fundão, como o HUCFF é popularmente conhecido, possui ao todo três

subestações de energia elétrica: a SE-1 no subsolo, que recebe energia da concessionária em

MT e atende do subsolo ao terceiro andar; a SE-2, também no subsolo, mas que atende

especificamente equipamentos eletromédicos de alto porte e valor; e por fim, a SE-3, no último

andar que contempla a alimentação elétrica do quarto ao décimo terceiro piso. A primeira visita

técnica de junho de 2019 contemplou as SE-1 e SE-2, enquanto a segunda visita técnica abordou

a SE-3, além de uma entrevista na empresa de manutenção STEL – Sociedade Técnica de

Eletricidade Ltda., prestadora de serviços ao HUCFF.

A nomenclatura do próprio HUCFF em documentos internos e licitações de obra

denomina a SE-1 como ‘Subestação subsolo’, a SE-2 como ‘Subestação área médica’ e a SE-3

como ‘Subestação 13° andar’. Estas diferenças são discutidas em detalhes na Seção 3.3.

62

Ademais, as informações contidas na Seção 3.2 visam fornecer informações básicas,

através de relatos e imagens pertinentes das visitas realizadas, quanto ao estado geral das

instalações e equipamentos no local, bem como observações sobre a infraestrutura, organização

do ambiente, e rotinas de manutenção preventiva mais recentes realizadas por empresas do

ramo, problemas funcionais discutidos durante a visita, e outros fatores relevantes para análise

e posterior discussão da situação em detalhes na Seção 3.3, com auxílio dos Anexos B e C.

Finalmente, é importante destacar que o levantamento de dados realizado por meio das

visitas de campo, fotografias dos equipamentos e instalações das subestações, informações

acerca do estado atual e manutenção preventiva dos componentes, é de caráter

predominantemente qualitativo ou através de relatos técnicos, quando não houve a

possibilidade de verificação de algum ponto de análise.

3.2 RESULTADOS DAS PESQUISAS DE CAMPO

3.2.1 Visita nas Subestações do HUCFF – parte 1 (abril de 2019)

A primeira visita técnica no Hospital Universitário da UFRJ ocorreu em 25 de abril de

2019. A subestação visitada no primeiro instante (SE-1) localiza-se no subsolo do HUCFF, e é

alimentada pela concessionária Light, em MT, onde ocorrera na véspera, por coincidência, uma

intercorrência com um gambá [27], causando falta de energia e necessidade da operação dos

geradores em áreas de assistência médica.

Esta subestação é a maior em área do hospital, mas em capacidade de potência instalada,

a subestação do décimo terceiro andar é a maior. Logo na entrada da SE-1 já é possível verificar

a placa sinalizadora de perigo de vida por alta tensão e de identificação de subestação número

1, como mostra a Figura 3.1.

Vale destacar que a maioria dos equipamentos e instalações são ainda originais da época

da inauguração do hospital. Uma exceção é o kit de proteção individualizada dos ramais de

entrada da Light, da empresa BR VAL Electrical, mostrado na Figura 3.2. Neste, a luz vermelha

indica disjuntor ligado, a luz verde intermediária indica disjuntor desligado. A terceira luz verde

indica a sinalização auto check do relé. Abaixo dessa, há o botão preto de reset do relé, e a

menor luz verde, à direita no painel, indica o relé de proteção secundária.

63

Figura 3.1 – Entrada da SE-1 do subsolo do HUCFF.


Figura 3.2 – Equipamentos de proteção e transferência automática na SE-1.


64

Os engenheiros relataram alguns acidentes com técnicos com formação de arco elétrico

e explosão de chave sob carga. Isso ressalta a importância dos EPI – Equipamentos de Proteção

Individual. Também foi possível observar que nem todos os transformadores da SE estavam

em operação, estando dois transformadores de potência ligados e dois desenergizados. A Figura

3.3 indica um roteiro a ser seguido para transferência de cabos através das operações de

segurança com disjuntores.

Figura 3.3 – Esquemático com informações sobre a transferência de alimentação.


A Figura 3.4 mostra os transformadores de potencial em operação na subestação 1, única

do prédio que conta com este tipo de equipamento, assim como os transformadores de corrente

da Figura 3.5. Para ser preciso, o HUCFF conta com somente 2 unidades de cada equipamento

de transformador de instrumento, e todos estes de medição estão localizados na SE-1, porém

lamentavelmente estão fora de operação há muitos anos.

65

Figura 3.4 – Transformadores de potencial na SE-1.


Figura 3.5 – Transformadores de corrente na SE-1.


66

O corpo técnico do hospital salientou que todos os transformadores do HUCFF, e não

apenas os desta SE-1, ainda utilizam como isolante óleo ascarel28, banido no Brasil desde 1981.

Portanto, é possível estimar que a instalação destes transformadores data de ao menos 38 anos.

Relembrando que a inauguração do HUCFF foi em março de 1978, o mais provável é que sejam

os mesmos equipamentos desde o início das atividades do hospital, isto é, por 41 anos até então.

A troca do óleo ascarel dos transformadores envolve muitas variáveis do HUCFF. Além

do seu elevado custo, falta equipe técnica do próprio hospital para elaboração de projeto e

planejamento desta manutenção. Afinal, não basta apenas a troca dos transformadores que já

estão, como também o correto destino do ascarel a ser descartado.

Figura 3.6 – Medidor e selos da concessionária no quadro na entrada da SE-1.


Ademais, sabe-se que atividades de manutenção em SE costumam incluir limpeza geral

do local a fim de que resíduos de materiais, poeira e demais detritos sólidos não ocasionem

falha no funcionamento de algum componente do sistema. A Figura 3.6 indica a cabine de

medição para o faturamento da concessionária.

28 Ascarel é um dos nomes comerciais do óleo resultante de uma mistura de hidrocarbonetos derivados de petróleo

com bifenilas policloradas, em geral conhecidos por PCB (polychlorinated biphenyl), contendo substâncias tóxicas

com danos persistentes à vida humana e ao meio ambiente. Historicamente, o ascarel foi utilizado como isolante

em equipamentos elétricos, em especial transformadores, desde 1930. Mas com uso proibido no Brasil em 1981,

segundo a Portaria Interministerial n° 19 (1981) [51] por ser considerado potencialmente cancerígeno, afetando a

saúde humana em fígado, rins e sistema nervoso. Entretanto, ainda existem muitos equipamentos utilizando este

tipo de óleo por serem instalações elétricas antigas, normalmente em edifícios industriais e subestações. Em uma

eventual ocorrência de seu vazamento, há riscos de contaminação do solo e da água. Estima-se que cerca de 60%

do peso total dos transformadores que utilizam este óleo são de resíduos sólidos de ascaréis não permeáveis.

67

Figura 3.7 – Um dos transformadores de potência da SE-1 em pleno funcionamento.


Observando a grade de segurança que isola o transformador do observador (Figura 3.7),

foram aplicados os conceitos de Zonas de Risco, Controlada e Livre em relação ao ponto

energizado, e a delimitação entre zonas de acordo com a faixa de tensão, conforme NR 10 [21].

Figura 3.8 – As informações de placa de um dos disjuntores da SE-1.


68

Na visita técnica, informaram que a última manutenção foi corretiva e foi a troca de um

conjunto de disjuntores do local, e que a manutenção preventiva não é feita no local tem alguns

anos por falta de equipe e de planejamento da Unidade. As informações de fábrica de um dos

disjuntores para os transformadores de potência da SE-1 podem ser encontradas na Figura 3.8.

Relataram também que uma das últimas empresas prestadoras de serviços ao HUCFF,

havia deixado instalado e operando um novo disjuntor posicionado em uma cadeira sem

qualquer suporte fixo, pois seu tamanho e capacidade não tinham compatibilidades com o

armário já instalado no local, como mostram as Figura 3.9 e 3.10.

Figura 3.9 – Um disjuntor Siemens de 1000 A apoiado em cadeira.


Em uma ocasião de fortes chuvas, uma parte da estrutura do telhado do prédio hospitalar

havia cedido, de forma a inundar parte do décimo terceiro andar e causando curto-circuito em

alguns dos equipamentos da SE-3. Em tentativa de reestabelecer o fornecimento de energia que

havia sido afetada pelo defeito, o religamento manual da chave ocasionou a imediata explosão

deste equipamento. Além disso, não foi possível religar um dos disjuntores no qual houve a

formação do arco elétrico.

69

Figura 3.10 – Armário de disjuntores da SE-1.


Outro caso relatado foi de um rompimento do isolador de suporte de uma das cadeias

de isoladores29, percebido através da medição da resistência de isolamento, em que era possível

identificar uma rachadura com o caminho da corrente, devido a estar sujo e molhado das chuvas.

Este foi retirado de operação depois destas medições.

Neste momento, são discutidas entre os engenheiros algumas diferenças entre as

subestações elétricas de centros comerciais e hospitalares, devido aos equipamentos

alimentados por estas instalações. É informado que a SE-2 do hospital é a abaixadora (127 V –

220 V) recebendo a energia oriunda da SE-1, que opera em 13,8 kV, e tem sua visão panorâmica

apresentada na Figura 3.11. A SE-2 alimenta também grandes equipamentos do prédio, como

tomografia, raio-X, e outros aparelhos eletromédicos.

29 Uma cadeia de isoladores é constituída fundamentalmente por isoladores e acessórios metálicos para conectar

as duas extremidades aos apoios e condutores, tendo integrado na sua estrutura um sistema antiarco. Sua principal

função consiste no isolamento dos condutores quanto às suas fixações com os apoios.

70

Figura 3.11 – Uma visão geral da SE-1 do HUCFF.


Figura 3.12 – Chaves ligadas (acima) e desligadas (abaixo) de transformadores na SE-1.


71

A Figura 3.12 apresenta as chaves ligadas e desligadas na SE-1. Já as chaves tripolares

da Figura 3.13 e respectivas placas nominais da Figura 3.14 são mais antigas, e conhecidas

como chaves Gardy (oriundas da Suíça), que não mais possuem representante no Brasil. Na

falência da companhia, foram compradas as poucas peças de reposição restantes para

manutenção das chaves.

Figura 3.13 – Chaves do tipo Gardy de um dos transformadores na SE-1.


Figura 3.14 – Placa de identificação das chaves do tipo Gardy.


72

Analisando atentamente a Figura 3.15, é possível identificar que os transformadores em

operação são os pares (2 e 4), ao passo que os ímpares (1 e 3) são reservas, uma vez que, todos

os ponteiros de medição dos transformadores ímpares, estão bem próximos de zero, enquanto

os transformadores pares estão operando em valores distintos de correntes e tensão entre si.

Figura 3.15 – Painel de medição das correntes e tensão dos transformadores da SE-1.


A seguir, visitou-se a SE-2, ao lado da primeira, cuja entrada é praticamente a mesma

da SE-1 como se vê na Figura 3.1. Algumas salas especializadas com equipamentos de exames

de imagem, como tomografia e ressonância, estão bem próximas e conectadas com esta SE-2.

A Figura 3.16 apresenta um destes equipamentos, o de Tomografia Computadorizada por

Emissão de Pósitrons – PET-CT, como é mais conhecido na área.

73

Figura 3.16 – Equipamento PET alimentado pela SE-1.


Figura 3.17 – Transformador a seco da SE-1 que alimenta o PET-CT.


As Figuras 3.17 e 3.18 apresentam o transformador trifásico a seco, e seus respectivos

dados de placa, que atendem ao equipamento PET-CT, situados na SE-1. A Figura 3.19 mostra

o novo quadro de barramento da SE-2, bem como a divisão de circuitos e disjuntor geral.

74

Figura 3.18 – Dados de placa de transformador a seco em operação na SE-1.


O quadro geral mostrado na Figura 3.19 alimentará mais sistemas de ar condicionado

com a reforma, e a empresa responsável realizará limpeza do local, reorganização dos cabos,

instalação e energização do novo transformador, revisão do sistema de aterramento e outras

atualizações em projeto.

Figura 3.19 – Quadro com barramento, divisão de circuitos e disjuntor geral da SE-2.


Como citado, existe o planejamento de uma reforma na SE-2 para aumento de sua

capacidade, e instalação de novo transformador de 500 kVA já comprado pelo HUCFF,

conforme mostra a Figura 3.20, em espaço físico já reservado na subestação para tal.

75

Figura 3.20 – Transformador novo a ser instalado durante a reforma da SE-2.


A SE-2 é diferenciada da SE-1 devido principalmente às características de carga

alimentadas, mas também ao tamanho das instalações e a quantidade de equipamentos, uma vez

que a SE-1 hoje tem o dobro de transformadores que a SE-2, mas a mesma quantidade operando.

Figura 3.21 – Um dos dois transformadores de potência presentes na SE-2.


76

As Figuras 3.21 e 3.22 apresentam um dos transformadores trifásicos, e seus respectivos

dados de placa, que estão situados na SE-2. O material referencial acerca de transformadores

de potência encontra-se na Seção 2.4.1.1, com esquemático e listagem detalhada de peças deste

equipamento na Figura 2.15.

Esta SE-2 também alimenta os sistemas de refrigeração Chillers30 do hospital, que

resfriam a água com objetivo de arrefecer o ar, produtos ou equipamentos de grande porte

conforme a necessidade, normalmente para grandes áreas com pontos distantes uns dos outros,

podendo ser utilizado com auxílio de dutos de distribuição interna.

Figura 3.22 – Imagens da placa de fábrica de um transformador da SE-2.


30 Os Chillers têm a potência medida em toneladas de refrigeração (TR) e são capazes de trabalhar com uma grande

variação de temperatura, podendo até ser negativa quando utilizados aditivos. Os equipamentos tipo Chiller são

muito flexíveis quanto à instalação, mas são de grande porte e necessitam de transporte especializado, sendo

eficientes, duráveis e com ótimo custo-benefício. Sua estrutura é feita de chapa de aço, quimicamente tratada,

pintura eletrostática com pó epóxi, e peças internas de chapa de aço galvanizada, explica A GERADORA [52].

Este sistema é indicado para: construção e contratação; paradas de emergência; eventos; indústrias alimentícias;

projetos do governo; indústrias farmacêuticas; indústrias químicas, do petróleo e gás, petroquímicos e refinarias;

hospitais; aeroportos; estações de metrô ou armazéns; pistas de patinação no gelo; mineração e tunelamento;

equipamentos de telecomunicações e locais da torre de controle das células; refrigeração em geral.

77

Os setores de exames de imagens e salas de comando do hospital, para terapia e

diagnóstico, localizam-se próximos de onde está a SE-2. Salas de tomografia (com 3

equipamentos da Siemens e da Toshiba), radioterapia e braquiterapia, do PET (GE), de

ressonância magnética (2 equipamentos), todos encontram-se no mesmo andar do hospital.

A SE-3 também é considerada muito específica, pois alimenta CTI e centro cirúrgico,

ou seja, as cargas consideradas mais críticas do HUCFF. Entretanto, há cruzamento de circuitos

entre as subestações devido à antiguidade dos projetos elétricos. Um exemplo citado foi de um

disjuntor desligado da SE-2 que fatidicamente desativou parte da iluminação e equipamentos

do CTI, no oitavo andar, e que deveria estar sendo exclusivamente alimentado pela SE-3, no

décimo terceiro andar.

Figura 3.23 – Buchas isolantes de um dos transformadores em detalhes.


A Figura 3.23 apresenta o conjunto de buchas de isolação, para transformadores

localizados na SE-2 do HUCFF. Já a Figura 3.24 mostra o armário de disjuntores em operação

da SE-2, destacando-se o grande número de dispositivos devido às precauções tomadas com a

proteção individualmente das cargas alimentadas por este setor – equipamentos eletromédicos,

de exames e de diagnósticos caros e específicos da unidade hospitalar.

78

Anexo ao Hospital Universitário, existe a Faculdade de Odontologia – FO e atendimento

odontológico hospitalar. Todo o anexo hospitalar odontológico e seus serviços associados, são

alimentados pela SE-1.

Figura 3.24 – Conjunto de disjuntores da SE-2 em operação.


O Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas – SPDA31, foi furtado e o hospital

está operando sem esse sistema, mesmo sendo uma exigência do Corpo de Bombeiros,

regulamentada pela NBR 5419:2001 [53], com objetivo de evitar ou minimizar o impacto dos

efeitos das descargas atmosféricas, que podem ocasionar incêndios, explosões, danos materiais

e riscos à vida.

Ao final da visita nas SE-1 e SE-2 foi combinada uma entrevista com um dos gerentes

de manutenção da empresa responsável pela última manutenção preventiva realizada nas

subestações do HUCFF.

31 O SPDA é um conjunto de captores, para-raios, condutores, isoladores e aterramento, montados conforme

determinação de projetos, cuja instalação é normatizada pela NBR 5419:2015, tem, como objetivo principal, evitar

e minimizar incêndios, explosões, danos materiais e risco de morte de pessoas e animais pelos efeitos das descargas

elétricas. Serve para proteção de raios e tem como finalidade encaminhar a sua energia, desde o ponto que ele

atinge a instalação até o aterramento, o mais rápido e seguro possível.

79

3.2.2 Visita nas Subestações do HUCFF – parte 2 (junho de 2019)

A segunda visita técnica ocorreu em 18 de junho de 2019. A subestação visitada atende

cargas críticas hospitalares, em especial o centro cirúrgico e o Centro de Tratamento Intensivo

– CTI e localiza-se no entrepiso do décimo terceiro andar, em que funciona a residência médica,

com o terraço do HUCFF, como pode ser verificado na Figura 3.25.

Figura 3.25 – Corredor no entrepiso do décimo terceiro andar do HUCFF onde está a SE-3.


Desta vez, além dos dois engenheiros eletricistas da visita técnica anterior, estava

também presente um engenheiro eletrônico do HUCFF (ex-diretor de engenharia). Explicou-se

a diferença entre o Centro de Distribuição de Carga (CDC) e o Quadro de Religação de Força

(QRF), responsável por alimentar os demais quadros normais, por se tratar de um quadro

principal de energia.

O QRF é um quadro estratégico porque se cair sua energia os demais quadros também

caem, mas se um dos outros quadros cair, isso por sua vez não desativa o QRF. Um problema

no CDC indica algo de errado na SE, e, portanto, atingirá o QRF. Um problema no QRF, por

outro lado, pode vir a desenergizar um andar inteiro do prédio, por exemplo.

A SE-1 alimenta CDC de alguns andares, no caso do HUCFF, os andares 5 e 9, com

salas de quadros gerais de distribuição. O CDC do quinto andar alimenta os andares 4, 6, 7 e 8,

80

enquanto o CDC do nono andar alimenta os andares 10, 11, 12. Para os andares 1, 2 e 3, devido

à proximidade física e elétrica, são alimentados diretamente pela SE-1. A Figura 3.26 apresenta

o disjuntor de proteção de um dos transformadores da SE-3.

Figura 3.26 – Um dos disjuntores dos transformadores da SE-3.


Foi comentado que neste entrepiso há ninhos de urubus, e que em certa ocasião já

ocorreu de um urubu atingir um dos barramentos, explodir em seguida e com isso desligar a

SE-3. É possível perceber um dos barramentos chamuscado por esse episódio. Devido ao que

aconteceu, foram instaladas telas de proteção em todas as janelas e frestas da SE, mostrado na

Figura 3.27, a fim de evitar novas entradas de animais (pela altura desta subestação, em

especial, aves) e consequentemente paralisações de funcionamento.

Figura 3.27 – Telas de proteção nas janelas e grandes barramentos da SE-3.


81

Um dos conceitos abordados para uma reformulação da rede elétrica hospitalar é a

ampliação do número de CDC e com QGBT, de forma a serem atendidos em torno de dois

andares por CDC, para existir certa folga de alimentação dos quadros em emergências e

procedimentos de manutenção. Assim, CDC juntamente com transformadores distribuídos por

alguns andares específicos do HUCFF, reduziriam os desligamentos, tal como as quedas de

tensão na rede, além dos controles de manobras serem nos quadros e não diretamente nas

subestações, desde que todos estes circuitos estejam eletricamente interligados.

A SE-3 em geral lembra bastante a SE-1, mas com uma carga um pouco maior, já que

SE-3 possui 5 transformadores (dois em operação), enquanto SE-1 possui 4 transformadores.

Há ainda um espaço vazio para um sexto transformador na SE-3. As Figuras 3.28 e 3.29

apresentam os transformadores 7 e 9 em detalhes com disjuntor e chaves, respectivamente.

A Figura 3.30 apresenta um esquema simplificado das conexões dos equipamentos da

SE-3 e da interligação com a SE-1. A entrada e o medidor de energia da concessionária vêm

exclusivamente da SE-1 e transmitida para as demais. Vale ressaltar, todavia, que este sistema

de conexão está desativado há muitos anos.

Figura 3.28 – Disjuntor (frente) e transformador n°7 (atrás) na SE-3.


82

Figura 3.29 – Transformador n°9 da SE-3 conectado com as chaves e barramentos.


Figura 3.30 – Identificação das ligações da SE-1 com transformadores da SE-3.


83

Ainda sobre os novos projetos de reforma da parte elétrica do HUCFF, um dos

engenheiros cita o exemplo de que, antigamente, para cada enfermaria haveria a necessidade 4

a 6 tomadas, mas que hoje, por leito e seguindo as normas, há necessidade de ao menos 10

tomadas. A Figura 3.31 mostra o panorama atual da SE-3 do Hospital. É explicado que uma

das chamadas mais graves da Light ao local foi devido a problemas no circuito do HUCFF que

estavam interrompendo o fornecimento de energia para toda a universidade, ocorrido em 2018.

Isto resultou em uma determinação obrigando a substituição imediata de alguns disjuntores e

chaves das subestações.

Figura 3.31 – Uma visão geral da SE-3 do HUCFF.


Em relação novamente ao uso de óleo ascarel, a concessionária está ciente da situação,

já que houve o limite de 20 anos (já vencido) para os estabelecimentos se adequarem ao

banimento deste óleo, mas não há cobrança de multas, e sim penalizações (notificações de

suspensão ou cancelamento da prestação de serviço) por prazos para que a situação seja

resolvida, o que ainda não aconteceu. Com estes relatórios, em caso de algum problema nas

subestações, a concessionária está isenta e protegida juridicamente, já que a alegação é que o

HUCFF já estava notificado pela Light.

84

Um estudo preliminar feito por um dos engenheiros para o descarte adequado de todos

os transformadores do HUCFF com óleo ascarel já havia ultrapassado a marca de R$ 1 milhão,

desconsiderando a compra de qualquer equipamento novo. Outro engenheiro comenta que, há

15 anos, a recomendação era a contratação de uma empresa especializada para retirada destes

transformadores diretamente para o forno industrial da empresa Bayer, com a finalidade de

queima em altas temperaturas do transformador com óleo ascarel, pois a manipulação deste

óleo é delicada. A substituição apenas do óleo ascarel por óleo mineral para reutilização do

mesmo transformador foi descartada por ainda, nesses casos, ficar caraterizada a contaminação.

Figura 3.32 – Disjuntores de 800 A (esquerda) e de 1600 A (direita) em operação.


Foi feito um projeto no hospital para a construção de uma quarta subestação (SE-4),

interligada com alguma das subestações já existentes, para que, com o devido chaveamento, se

tornar viável a troca dos transformadores aos poucos. Entretanto, não há previsão nem para a

construção da SE-4 e nem para descarte dos transformadores a ascarel. Alguns disjuntores em

operação da SE-3 são apresentados na Figura 3.32.

85

A conexão elétrica representada na Figura 3.33 era originalmente feita por cabos

dimensionados que, no ano de 2017, derreteram-se devido à sobrecarga. A manutenção na

época optou pela retirada dos cabos derretidos e substituiu por barramentos, que atendem bem

a sua função primária. O bypass foi a solução mais rápida para o restabelecimento da energia

elétrica. O transformador n° 7 permanece ligado direto, sem o respectivo disjuntor geral de BT.

Figura 3.33 – Conexões em barramentos substituindo os cabos derretidos em 2017.


Já na Figura 3.34 é possível perceber, ao centro, as mesmas chaves suíças Gardy

mostradas na Figura 3.13 da SE-1. Estas eram consideradas um dos melhores tipos de chaves

no mercado há cinquenta anos, com funcionamento apenas eletromecânico. Na mesma Figura

3.34, à direita, são percebidas tampas apoiadas no piso com escritos em AF (Alimentação de

Força) e suas respectivas identificações de circuitos.

A empresa de manutenção mais longeva em tempo de atuação no HUCFF é a Sociedade

Técnica de Eletricidade – STEL, fazendo serviços muito bem avaliados por todos engenheiros

do HUCFF. A STEL presta ainda serviços para as subestações do CT e para o Instituto Alberto

Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia (COPPE/UFRJ), além de outras

Unidades na Ilha do Fundão. Uma entrevista com o gerente de manutenção desta empresa será

detalhada na Seção 3.2.3.

86

Figura 3.34 – Visão ampla de barramentos, disjuntores e chaves na SE-3.


Ao final da visita na SE-3 e nas obras do CTI, foi acordado com os engenheiros uma

entrevista, com o gerente da STEL, a fim de atualizar os feitos mais recentes de manutenção

preventiva no HUCFF e sanar dúvidas sobre o funcionamento e equipamentos das subestações.

3.2.3 Entrevista sobre a manutenção da SE HUCFF (agosto de 2019)

A entrevista ocorreu em 20 de agosto de 2019, na sede da empresa STEL – Sociedade

Técnica de Eletricidade Ltda, última empresa a realizar serviços de manutenção preventiva nas

subestações do HUCFF. A STEL localiza-se no bairro Engenho da Rainha, na Rua Valinhos,

número 53, no Rio de Janeiro, e a entrevista contemplou seu sócio diretor: o Sr. Augusto

Barretto [54].

A STEL é uma empresa de serviços elétricos que presta serviços de revisão periódica,

atende termografia, estudos de EMI/EMC32, qualidade de energia, calibração de relés, ensaios

32 Os termos traduzidos de Interferência Eletromagnética – EMI e Compatibilidade Eletromagnética – EMC são

frequentemente usados de forma intercambiável quando se referem a testes regulatórios de componentes

eletrônicos e bens de consumo, explica AVANZI [55]. A medição da quantidade de EMI gerada pelos sistemas

elétricos internos de um dispositivo é um processo conhecido como teste de emissões. Enquanto avaliar como um

dispositivo reagirá quando exposto à energia eletromagnética é conhecido como teste de imunidade ou

suscetibilidade, uma das medidas de capacidade da EMC.

87

elétricos de comissionamento e dielétricos33 de manutenção de subestações e sistemas de

aterramento, grupos geradores, aplicação de técnicas preditivas, além de consultoria em

engenharia para a indústria de energia elétrica desde 1973.

É informado de prontidão por BARRETTO que não há nenhum contrato vigente de

manutenção da STEL com a UFRJ, pois o serviço é esporádico, ocorrendo mais em emergências

ou situações em que o corpo técnico da unidade não consegue solucionar [54]. O gerente

informa que nos últimos anos não tem havido manutenção preventiva, nem nas subestações do

Hospital Universitário, nem do Centro de Tecnologia da UFRJ.

Segundo o entrevistado, a última rotina de manutenção preventiva da empresa no

HUCFF foi realizada em 2005, incluindo ensaios dos transformadores e disjuntores de MT.

Entretanto, em caráter emergencial, durante 15 meses entre os anos de 2014 e 2015, houve

alguns serviços da STEL em parceria com os operadores das subestações do próprio HUCFF,

estes os mais recentes da empresa no local.

Durante os anos de 2014 e 2015, os turnos de trabalho chegaram a ser 24h/72h e depois

12h/36h, em serviços como limpeza externa, reaperto em painéis e CDC, telas de proteção,

termografia e outros ensaios, troca de chave de transferência automática do gerador, problemas

de conexões frouxas e inacessibilidade do busway34, porém não conseguindo em nenhum

momento o desligamento dos equipamentos.

BARRETTO [54] comenta que, na mesma época, todavia, a STEL havia feito um

projeto da reforma das instalações dos CDC, incluindo uma usina de geração de emergência –

pouco tempo depois, foram comprados três geradores de 750 kVA a revelia, embora já existisse

na ocasião o projeto de reforma do sistema elétrico do HUCFF, porém estes ainda estão no

hospital e nunca foram comissionados. Além disso, foram também adquiridos oito

transformadores de 500 kVA, alguns doados ao CT pouco tempo depois para não continuarem

sem utilização no hospital, provando a falta de organização e planejamento nas instalações

elétricas do HUCFF.

33 Ensaios dielétricos são aqueles voltados à avaliação do estado dos isolamentos elétricos.

34 O busway, também conhecido como barramento blindado, é um sistema modular de transmissão e distribuição

de energia elétrica, basicamente composto por barras condutoras (de alumínio ou cobre) acondicionadas em

invólucro metálico, com a possibilidade de desmontagem e criação de novos layouts sem perdas de peças ou

sucateamento de equipamentos.

88

Vale destacar que a manutenção corretiva acontece apenas por necessidade de

funcionamento ininterrupto do HUCFF, após a ocorrência de defeitos ou falhas em

equipamentos ou demais intempéries, sem que haja, ainda assim, qualquer estudo ou ação pelos

setores competentes do hospital para que tais ocorrências anormais sejam evitadas.

Os disjuntores dos transformadores de 1.000 kVA das subestações do HUCFF ainda

utilizam chaves Gardy, sendo que a STEL havia comprado o acervo desta empresa suíça porque

a representava aqui no Brasil. Houve um momento em que já não havia mais peças de reposição,

devido aos quase cinquenta anos das instalações dessas chaves, de forma que a própria STEL

passou a sugerir e efetuar a troca das chaves Gardy.

BARRETTO [54] explica que ainda assim houve muita resistência à troca das chaves,

devido ao fato de estarem operando há bastante tempo, mas ainda com sistema de proteção de

relé térmico acoplado a uma bobina de indução para função magnética, por elemento

bimetálico, e de pouca precisão e por vezes distendido permanentemente.

A solução para a ocorrência de possíveis falhas em disjuntores foi a realização apenas

de bypass35, de forma que hoje, caso aconteça alguma intercorrência em um dos

transformadores da SE do hospital, não é possível transferir a carga para outro [54]. É

comentado que, recentemente, uma outra empresa ao instalar de forma amadora um novo

disjuntor moderno e microprocessado na SE-1, aquele apresentado na Figura 3.9 funcionando

apoiado em uma cadeira há aproximadamente 4 anos, também foi feito bypass em dois

disjuntores, eliminando a possibilidade de manobras dos transformadores, colocando-os em

paralelo, além de extrapolar o nível de curto-circuito dos equipamentos do sistema elétrico.

Em relação às subestações do CT, em total de 21, não há tanta diferença para as 3 do

HUCFF. Perguntado acerca dos transformadores cedidos do HUCFF, o gerente explica que

nenhum destes havia sido de fato instalado, totalizando 2 geradores e 8 transformadores que

estavam armazenados até recentemente no bloco A do CT [54].

35 O bypass (ou desvio) é o nome que se dá a uma operação de isolamento dos equipamentos elétricos, com objetivo

de desviar a corrente e a tensão, de modo que quem estiver lidando com tarefas de manutenção ou substituição

destes equipamentos terá segurança enquanto realiza o processo.

89

Uma solução para a problemática da operação em óleo ascarel seria, de acordo com

BARRETTO, em um primeiro momento, a eliminação dos vazamentos que existem em

praticamente todos os transformadores do hospital, devido também a questões ambientais e

possíveis penalizações.

Estes problemas de vedação do óleo ascarel podem ser solucionados com o uso de

produtos usináveis (se o vazamento for no radiador, por exemplo), como epóxi com poliéster,

pois toda e qualquer região metálica comprometida por vazamentos deverá ser totalmente

desengraxada e lixada, antes da aplicação final do produto, ou ainda com filamento teflon, junta

de flanges dos transformadores, que são também algumas outras alternativas. Ademais, estas

soluções são para microfissuras e vazamentos sem pressão, o que são os casos dos

transformadores do HUCFF.

A STEL, durante o período de trabalho no HUCFF, em 2014-2015, fez um projeto de

parceria com outra empresa a fim de realizarem a drenagem dos transformadores, assunto

comentado na Seção 3.3, assim como a lavagem com solventes clorados (prática também já

banida) ou querosene tratado, a fim de retirar o máximo possível de ascarel. Além disso, seria

utilizado, adicionalmente, silicone para acoplamento de filtros descartáveis de carvão.

Entretanto, a legislação só permite a operação de equipamentos com ascarel se houver

concentração de até 50 ppm36 de PCB tornando a troca deste óleo praticamente inviável.

O descarte dos transformadores a óleo ascarel também era complexo, pois somente

havia um forno industrial disponível no estado do Rio – na época, que pertencia a Bayer,

conforme citado na Seção 3.2.2. Era necessário transportar os transformadores já esvaziados, e

depois triturar o material para incineração nos fornos rotativos, para controle dos derivados

gasosos liberados ao ambiente, com emissão de certificado de descarte sob normas vigentes.

36 PPM é a forma abreviada de partes por milhão, uma medida de concentração de massa de soluto utilizada para

soluções diluídas. É um indicativo da quantidade, em gramas, de soluto presente em 1.000.000 de gramas da

solução. Se a solução for sólida ou líquida, a concentração em ppm é dada em massa, mas se no estado gasoso, é

fornecida em volume. Além das restrições ao ascarel dadas em ppm, um outro importante exemplo foi a quantidade

máxima de enxofre aceitável no óleo diesel, também de 50 ppm, emitido em resolução do Conselho Nacional do

Meio Ambiente – CONAMA em 2002.

90

Perguntado quais equipamentos além dos transformadores a óleo ascarel mais

necessitariam de substituição ou reparo no HUCFF, o gerente prontamente afirma que os

disjuntores em MT, porque estão em péssimo estado de conservação e alguns inoperantes, e da

mesma forma os disjuntores gerais de BT, principalmente da empresa Gardy, para garantir

operacionalidade e também manobras com mais segurança [54]. O gerente comenta ainda que

o principal documento para a segurança da emissão de OS – Ordens de Serviços de manutenção

em SE seria o diagrama unifilar do sistema, se possível com a descrição dos equipamentos.

Um dos serviços inusitados que BARRETTO comentou ter ocorrido em uma das

subestações do hospital foi da investigação sobre um curto-circuito franco (fase-terra) que

desligava os equipamentos da SE, em duas oportunidades, assim que a mesma era energizada.

Depois de isolar vários equipamentos, inclusive transformadores, na busca da origem da falha,

encontraram um isolador totalmente carbonizado e úmido pelas constantes chuvas. Esta era a

causa da queda de energia a cada religamento do sistema, envolvendo inclusive dois

engenheiros da própria concessionária para solucionar a questão. É provável que desde essa

ocasião a subestação do terraço ainda esteja funcionando sem isoladores, já que a peça

danificada foi imediatamente removida, mas não substituída [54].

Atualmente, uma nova rotina de manutenção preventiva encontraria algumas

dificuldades em certos equipamentos devido à ociosidade do serviço. O ensaio de rigidez

dielétrica do óleo ascarel dos transformadores, por exemplo, já não poderia ser feito, para não

contaminar demais instrumentos. Mas poderiam ser realizados ensaios dielétricos nos

equipamentos como resistência de isolamento com auxílio de um megômetro, por exemplo.

Para os disjuntores de BT, seriam necessários ensaios de resistência de contato nesses

disjuntores e nas e chaves, além de simulação da atuação do sistema de proteção (relé primário

ou secundário) através da injeção de sinal de corrente, e ensaios para tempo de operação –

abertura e fechamento nesses disjuntores.

Ao se discutir sobre SPDA e bancos de capacitores37, o primeiro ausente nas subestações

do HUCFF e no perímetro do prédio, e o segundo presente porém inativado na SE-1,

BARRETTO elucida que a proteção ao risco de incêndios proporcionada pelos para-raios é

37 Conjuntos de capacitores, que têm como principal função a compensação reativa capacitiva, equilibrando o fator

de potência e melhorando alguns aspectos no sistema, como o aumento da tensão nos terminais da carga, a redução

das perdas, entre outros. Servem para corrigir o fator de potência que é o causador das multas tarifárias de energia.

91

indispensável, e encontrada em quase todas subestações em que trabalhou, mas

lamentavelmente não é o caso do Hospital do Fundão. A ausência de operação de banco de

capacitores causa impactos econômicos, pois não há consequentemente um controle da parcela

reativa do sistema elétrico por parte do HUCFF, o que implica em multas mensais da

concessionária pelo consumo de reativo do hospital, como mostra a Figura 2.9. Não por menos,

o HUCFF é o segundo maior consumidor de reativo da Universidade, chegando a pagar mais

de R$ 120 mil anuais de multa por essa causa.

Conversando sobre valores, foram discutidos alguns preços de novos equipamentos,

desconsiderando o valor do descarte dos que já estão em operação. Um novo transformador a

seco de 1000 kVA, por exemplo, está na ordem de grandeza de R$ 100 mil, enquanto um de

500 kVA gira em torno de R$ 70 mil. Os disjuntores de MT, por volta de R$ 30 mil cada, as

chaves Gardy poderiam ser substituídas por chaves de 4 kA ou 3 kA, na faixa de R$ 40 mil,

porque também incluiria a adaptação de barramentos. Mais detalhes sobre previsões

orçamentárias de serviços e equipamentos sobre obras de revitalização do sistema elétrico

hospitalar são apresentados no Anexo B.

Em suma, uma rotina de manutenção preventiva padrão para a subestação, excluindo

compras de novos equipamentos e sem contar com pessoal da empresa residente no hospital,

custaria R$ 25 mil mensais para o HUCFF. A médio e longo prazos, após a solução de não

conformidades e demais problemas de vários anos somente com manutenções corretivas

pontuais, e já estabelecida uma rotina de manutenção com frequência semestral e

acompanhamento de histórico.

Já as normas técnicas mais utilizadas no ramo são as da ABNT, voltadas aos

procedimentos de ensaios elétricos e dielétricos, e algumas vezes do próprio Instituto de

Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos – IEEE38, estas últimas em específico para casos, por

exemplo, como de localização de defeitos em cabos de MT. A norma regulamentadora da

concessionária é pouco consultada na prática já que em muitos casos acaba por referenciar às

normas ABNT, além do que, mais se aplicaria na parte de execução e não manutenção

propriamente dita.

38 O IEEE é uma organização profissional americana, fundada em 1963 e sem fins lucrativos, dedicada aos avanços

da tecnologia, com filiais em muitas partes do mundo, sendo seus sócios engenheiros eletricistas, engenheiros, e

cientistas da computação, profissionais de telecomunicações, entre outros. Um de seus papéis mais importantes é

o estabelecimento de padrões para dispositivos eletrônicos, com publicações em jornais e conferências técnicas.

92

Perguntado entre se seria melhor o aumento da capacidade instalada das três subestações

atuais do HUCFF ou a construção de uma quarta subestação, BARRETTO explica que a

potência instalada relacionada com a demanda está reprimida em função dos gargalos propostos

no projeto concebido originalmente, ainda mais com dois transformadores atualmente reservas

(com disjuntores de baixa tensão inclusive inoperantes) que podem ter suas condições

operacionais reestabelecidas no futuro. Além do mais, há transformadores subutilizados nas

subestações do HUCFF – alguns mesmos na faixa de 20% apenas.

Porém, os dois transformadores ditos reservas na visita técnica da SE-1 estiveram em

operação até recentemente, estando impedidos nos últimos cinco anos. Atualmente, em uma

hipótese emergencial da necessidade de se utilizar um destes transformadores, estes seguirão

indisponíveis. A crítica é que a manutenção preventiva é feita com mais rigor apenas em

equipamentos eletromédicos, tal qual PET, tomógrafos e aparelhos de ressonância [54].

Novamente foram citadas as condições precárias do busway, consideradas críticas e de

custosa solução, pois jamais foi feita manutenção desde a sua instalação – operação ininterrupta

e sem revisão por quase quatro décadas. Suas conexões estão frouxas, e o que ocorre são

situações como tensões de 220 V no décimo segundo andar, porém de 180 V nos andares mais

abaixo também alimentados pela mesma SE. Esta queda de tensão das conexões frouxas do

busway implica em aquecimentos localizados, deterioração e queima (não imediata) de

componentes da Unidade como ar condicionado e compressores, atuação do sistema de

proteção por estar fora de faixas aceitáveis, entre outras complicações.

Algumas soluções para este problema seriam a instalação de reguladores de tensão em

todos os andares do prédio, ou de autotransformadores com derivação controlada para

compensação dessa deficiência, com a modulação feita criteriosamente, já que em caso de

aumento de tensão poderia ocorrer o efeito contrário. Assim, o mais adequado entre estas duas

soluções seria realmente a instalação dos aparelhos de regulação de tensão [54].

BARRETTO comenta ainda que cabe à concessionária cumprir sua função apenas até o

ponto de entrega, em MT, e que o restante é responsabilidade do consumidor – incluindo a

manutenção dos equipamentos das subestações. A STEL possui experiência também com outra

concessionária de energia elétrica, a multinacional Enel, apresentada na Seção 1.3, porém a

grande maioria das instalações dentro do estado do Rio é atendida pela Light.

93

4 DISCUSSÕES E RESULTADOS

4.1 DISCUSSÕES SOBRE A REFORMA ELÉTRICA DAS SUBESTAÇÕES

A STEL trabalhou entre 2014 e 2015 no projeto sobre a obra completa de serviços

elétricos necessários à revitalização e modernização do sistema elétrico do Hospital. O prazo

de execução previsto para todos os serviços era de 300 dias corridos, porém por falta de recursos

nada foi realizado até então no HUCFF. No entanto, a STEL gentilmente cedeu o uso dos

documentos desta obra, incluindo seu memorial descritivo [56], descrição orçamentária [57],

plantas baixas de pavimentos [58], diagramas unifilares dos quadros de força, entre outros, para

os fins acadêmicos deste trabalho. A Tabela B.1 apresenta os detalhes de orçamento (incluindo

BDI39) acerca do corpo técnico e administrativo envolvido na obra de reforma elétrica.

O orçamento parcial apenas de mão de obra e demais serviços administrativos estava

previsto pela STEL em R$ 1.118.253,00, enquanto com a inclusão do BDI, resultava em R$

1.392.224,99. Esta obra de reforma geral elétrica incluía também em seu faturamento, segundo

STEL [56], as instalações provisórias para transporte e carretos como aluguel de caminhão,

equipamentos de segurança EPI, obras civis, como restauração de paredes e pisos, demolição

de alvenaria, construção de paredes na sala dos geradores e da área médica, construção de lajes

nos pavimentos, retiradas de infiltrações no teto das salas dos geradores e painéis de entradas

Light, construção de bases de concreto para os geradores, elevação do piso da sala dos

geradores, construção de local para armazenagem dos tanques de óleo dos geradores com área

de retenção, preparação e pintura das paredes, portas e esquadrias completas, com grade telada

de acesso aos geradores, porta dupla de ferro de acesso aos centros de distribuição e aos painéis

da subestação aos transformadores da área médica, além da limpeza geral da obra.

Ademais, a obra de revitalização do sistema elétrico do HUCFF também contemplava a

aquisição de grupos geradores de 500 kVA, com painel de paralelismo de disjuntores de 4 kA,

sistema de insuflamento de ar, eletrocalhas, acessórios de montagem e fixação, cabos flexíveis

de 185 mm², terminal a compressão, hastes de aço, caixa de inspeção em alvenaria, cordoalha

39 BDI – Benefícios e Despesas Indiretas, é uma taxa que se adiciona ao custo de uma obra para cobrir as despesas

indiretas que tem o construtor, mais o risco do empreendimento, as despesas financeiras incorridas, os tributos

incidentes na operação, eventuais despesas de comercialização, o lucro do empreendedor, e o seu resultado é fruto

de uma operação matemática baseados em dados objetivos envolvidos em cada obra.

94

de cobre, sistema de iluminação e tomadas; de barramento blindado, com transformadores de

1.500 kVA e de 1.000 kVA, com linhas do subsolo ao 5° andar, e do subsolo ao 9° andar;

Centros de Distribuição de Carga (CDC), com painéis elétricos metálicos, transformadores de

corrente, multimedidores de grandezas elétricas, disjuntores tripolar de 1.600, 630, 400, 250,

160 e 80 A, além de sistema de iluminação e tomadas; e interligação dos atuais circuitos dos

centros de distribuição aos novos painéis elétricos, com cabos flexíveis de 4, 6, 10, 16, 25, 35,

50, 70, 95, 120, 150, 185, 240 mm², luvas de emenda a compressão, terminais de compressão

de cabo estanhado, e acessórios fixos e montagem [56]. A STEL concordou em manter um

engenheiro eletricista, credenciado junto ao CREA-RJ, durante toda a execução dos serviços.

Analisando as Tabelas B.3, B.4 e B.5, percebem-se que os valores previstos em reforma

elétrica, aquisição e instalação de novos equipamentos ficaram estipulados em R$ 1.672.582,77

(R$ 2.082.365,55 acrescido BDI) para SE-1, em R$ 1.467.029,20 (R$ 1.826.451,35 acrescido

BDI) para SE-2, e em R$ 1.994.875,66 (R$ 2.483.620,20 acrescido BDI) para SE-3.

Desta maneira, o valor total previsto para a reforma das três subestações hospitalares

resultou em R$ 5.134.487,63 (R$ 6.392.437,10 acrescido BDI), em outras palavras, o

correspondente a 43,8% do faturamento (ou preço de venda) total da obra [56], como pode ser

verificado na Tabela B.2.

Os equipamentos adquiridos para a reforma elétrica em subestações seriam instalados

em cabine abrigada com as seguintes condições ambientais: altitude máxima em relação ao

nível do mar de 1.000 m, umidade relativa do ar superior a 80%, temperatura ambiente com

máxima anual de 40 ºC e mínima anual de -5 ºC, com média máxima em 24h de 30 ºC.

Sobretudo, a empresa contratada garantiria, irrestrita e ilimitadamente, o perfeito

funcionamento de cada um dos equipamentos previstos no escopo do fornecimento por um

período de, no mínimo, trinta e seis meses, a contar da sua entrada em operação. A contratada

asseguraria também a existência técnica e o fornecimento de peças de reposição (ou similar)

durante um período de cinco anos contados da data de fornecimento dos equipamentos.

95

Figura 4.1 – Planta baixa do subsolo do HUCFF com destaque para as SE-1 e SE-2.

Fonte: adaptado de STEL [58].

96

Em relação à reforma da unidade geradora hospitalar de emergência, os acessórios

padrão para cada grupo gerador seriam: tanque de combustível de 500 litros montado no chassi

do grupo gerador, baterias de partida de 12 V com respectivos cabos e conectores, silencioso

industrial e flexível de escape, jogo de manuais técnicos, disjuntor de proteção tripolar

motorizado (dimensionado de acordo com a potência de cada gerador), sistema de pré-

aquecimento do motor, carregador de baterias e regulador eletrônico de velocidade [56].

O líquido PCB deverá ser drenado para tambores metálicos adequados ao transporte.

Caso existam outros resíduos gerados durante o processo, estes serão acondicionados em

embalagens adequadas ao transporte e destinação. Deve-se efetuar a contenção em filme de

polietileno nas áreas de trabalho, com vedação de acessos a drenos e colocação de material

absorvente para possíveis derramamentos e instalação de estação de primeiros socorros.

Todo o processo incluirá manipulação, drenagem, transporte, desmontagem,

fragmentação dos equipamentos contaminados com ascarel (bifenilas policloradas – PCB),

destruição térmica, incineração dos resíduos sólidos e líquidos. Os serviços deverão ser

executados pela contratada [56] ou por terceiros comprovadamente habilitados que atuarão

sob a responsabilidade da STEL, que deve indicar quais empresas realizarão os serviços de

retirada, transporte e incineração e/ou descontaminação dos produtos e apresentar os

licenciamentos junto aos órgãos ambientais no Rio de Janeiro e estado de destino (se

necessário, também autorização dos estados que estarão na rota de transporte),

responsabilizando-se pelo processo.

Os transformadores devem ser fixados ou amarrados na carroceria do veículo e devem

ser cobertos adequadamente, para proteção contra chuvas. Nos locais onde houver vazamento

de PCB, o equipamento ou material contaminado deve ser envolvido em sacos plásticos, que

devem ser adequadamente acondicionados. Para limpeza da área, devem ser usados

absorventes comuns (areia, serragem, estopa), absorventes sintéticos ou à base de turfa [56].

As Tabelas C.1, C.2 e C.3 fornecem informações técnicas sobre os transformadores das

três subestações do HUCFF (Anexo C), como classes de isolamento, localização de terminais,

sistemas de proteção, local e altitude da instalação, grupo de ligação, tensão nominal e

derivações, potência e frequência nominais, entre outras. Outrossim, a Figura 4.1 apresenta a

planta baixa do pavimento subsolo, ressaltando a localização das SE-1 e SE-2.

97

4.2 PROBLEMAS NAS SE DO HUCFF E PROPOSTAS DE SOLUÇÕES

As visitas em cada SE evidenciaram a deficiência de alguns equipamentos que datavam

da fundação do HUCFF. Conforme entrevista com especialista no assunto, a rotina de

manutenção preventiva recomendada é de frequência mínima semestral, para garantir pleno

funcionamento sem interrupções por defeitos e falhas. Lamentavelmente, todas as subestações

do HUCFF estão desde 2015 sem receber este tipo de manutenção e, anteriormente a esta

última, havia sido apenas em 2005. Contudo, a manutenção preventiva é realizada em

equipamentos eletromédicos, como os casos do PET, tomógrafos e aparelhos de ressonância.

Há também o inconveniente dos transformadores desenergizados não estarem, de fato,

em estado de reserva, isto é, disponível e em condições de operar quando necessário. Estes

transformadores estão fora de uso nos últimos cinco anos, após problemas com quedas de

energia, em que as empresas de manutenção corretiva religaram a força utilizando apenas

bypass no quadro de disjuntores. Atualmente, de todos os onze transformadores do HUCFF, há

somente seis em operação.

Vale comentar a ausência de SPDA nas subestações hospitalares nos últimos dois anos

em descumprimento às exigências do Corpo de Bombeiros, e também a falta total de operação

dos bancos de capacitores para controle de reativo – a lembrar, o HUCFF é a segunda Unidade

com maior consumo de reativo da UFRJ, no valor próximo de R$ 10 mil mensais em média.

Outros problemas são o cruzamento de circuitos entre os andares e a falta de

documentação do projeto do hospital. O que o projeto elétrico original contemplava acabou

sendo modificado ao longo dos anos, seja com a instalação de novos componentes, com

eventualidades, obras etc. Entretanto, não há documentação suficiente sobre as plantas elétricas

do prédio do HUCFF que permita as empresas responsáveis por novas obras atuarem com

precisão, sendo necessário muitas vezes utilizar impressos originais de décadas atrás ou mesmo

da opinião técnica e memória de engenheiros envolvidos nas obras anteriores do HUCFF. Além

disso, observaram-se disjuntores que desligam áreas de andares que não faziam parte de sua

atuação original, como os da SE-1 atuarem na carga do CTI, atendido, em tese, pela SE-3.

98

Algumas chaves tripolares que atendem aos transformadores de potência são de uma

empresa suíça que não mais possui atuação no país, o que significa que não há peças de

reposição em caso de falhas, restando apenas a substituição por outro modelo e fabricante. Estas

chaves estão operando juntamente com seus respectivos transformadores desde inauguração do

HUCFF há mais de 40 anos. Há também necessidade de substituição dos disjuntores em MT,

por estarem em péssimo estado de conservação e alguns inclusive inoperantes.

Existe também uma intenção já antiga, porém estagnada, do corpo técnico responsável

do HUCFF, de ampliar o número de CDC e QGBT de forma a existir folga de alimentação dos

quadros em emergências e atividades de manutenção – cada CDC atenderia aproximadamente

dois andares. Assim, reduziriam os desligamentos, tal como as quedas de tensão na rede, além

dos controles de manobras ocorrerem nos quadros e não diretamente nas próprias subestações.

Outra necessidade observada nesse estudo é a instalação de reguladores de tensão em

todos os andares do prédio devido às precárias condições do busway, sem manutenção desde a

sua instalação, décadas atrás. Possui conexões frouxas, ocasionando variações de tensão como

220 V no décimo segundo andar e 180 V nos andares abaixo, alimentados pela mesma SE. Esta

queda de tensão implica em aquecimentos localizados, deterioração e queima de componentes.

Além disso, todos os transformadores em operação nas três subestações do HUCFF

ainda estão utilizando o óleo ascarel e com vazamentos já detectados. Um estudo preliminar

indica que não há possibilidade prática de troca de óleo isolante, a solução é a aquisição de

novos transformadores. O orçamento do descarte apropriado destes transformadores a ascarel,

ultrapassa a marca de R$ 1 milhão. O aconselhado, em um primeiro momento, é priorizar a

eliminação dos vazamentos que existem nesses transformadores.

A Tabela 4.1 apresenta resumidamente os principais problemas encontrados nos

equipamentos das subestações do HUCFF, uma análise de risco (levando em conta diversos

fatores como tempo de operação, probabilidade de falha, risco de acidente com gravidade,

poluição ambiental etc.), e também possíveis soluções discutidas nas visitas com os engenheiros

do hospital e na entrevista com o sócio da empresa de manutenção.

99

Tabela 4.1 – Resumo de problemas e soluções para os equipamentos elétricos do HUCFF.

EQUIPAMENTO DA SE PROBLEMA

ASSOCIADO

NÍVEL DE

RISCO

SOLUÇÃO

PROPOSTA

Transformadores

De potência

Microfissuras e

vazamentos Alto

Vedação com material

usinável

Óleo ascarel (PCB) Médio/Alto Descarte e compra de

novos

Tempo ocioso

inoperante Médio

Ensaios elétricos e

medições

De instrumentos Presentes em

apenas uma SE Baixo/Médio

Compra de mais

unidades

Disjuntores

Siemens 1 kA Operação parcial Médio Reinstalação adequada

MT Má conservação /

inoperantes Médio

Compra de novos e

substituição

BT

Má conservação /

inoperantes Baixo

Compra de novos e

substituição

Operação parcial Baixo

Ensaios de resistência

de contato e de tempo

de operação

Busway

Conexões frouxas /

queda de tensão /

queima de itens

Baixo/Médio

Instalação de

reguladores de tensão /

autotransformadores

TAP controlado

Cadeia de isoladores Queima / ausência Baixo/Médio Compra de novos e

instalação

Chaves tripolares Gardy Falta de peças no

mercado Baixo Substituição paulatina

Circuitos elétricos Cruzamento de

circuitos das SE Médio

Reforma elétrica

incluindo CDC/QRF

Sistema SPDA Furto / ausência Médio/Alto Dimensionamento,

compra e instalação

Banco de capacitores Operação parcial Baixo Medições / compra de

novos

Fonte: o autor.

O valor total previsto para a reforma das três subestações hospitalares foi de

aproximadamente R$ 6 milhões, incluindo a aquisição e instalação dos novos equipamentos,

descarte adequado dos anteriores, mão de obra, projeto, taxas, tributos etc. Embora o projeto

tenha sido apreciado em 2015, e seja de alto valor para a realidade socioeconômica das unidades

federais, só o gasto do HUCFF com a conta de energia é mais de R$ 5 milhões por ano. Desde

2015, nada do projeto foi realizado, o que mostra o descaso com as instalações das subestações

e a falta de planejamento com revitalização e manutenção.

100

5 CONCLUSÃO

5.1 CONCLUSÕES GERAIS DO TRABALHO

Neste projeto de graduação estudou-se as técnicas de manutenção preventiva e o estado

dos equipamentos das subestações elétricas do Hospital Universitário da UFRJ, conforme os

objetivos propostos no Capítulo 1. A proposta do trabalho era de, inicialmente, contemplar as

situações passada e recente da manutenção preventiva nas instalações das subestações do

HUCFF, objetivo primário alcançado por meio deste TCC, assim como em apresentar os

aspectos teóricos gerais deste tipo de manutenção em subestações elétricas, objetivo secundário.

Em primeiro instante, realizou-se uma pesquisa focada nos referenciais teóricos

abordados na literatura pertinente, incluindo os conceitos de manutenção, seus principais tipos

e técnicas, os aspectos de subestações e seus equipamentos mais comuns, alguns indicadores

de qualidade e operacionalidade, uma análise simplificada do faturamento energético do

hospital, entre outros, detalhados no Capítulo 2.

Baseado no estudo de caso em que se refere às subestações hospitalares da UFRJ,

apresentou-se a condição atual dos equipamentos elétricos relacionando com suas respectivas

manutenções preventivas, através de visitas de campo e entrevista com empresa que presta

eventuais serviços de manutenção elétrica a este hospital, tal qual explicado no Capítulo 3

incluindo uma discussão da reforma elétrica da unidade e análises de riscos com propostas de

soluções, contidos no Capítulo 4, além de orçamento de obra de revitalização elétrica, lista de

materiais e serviços, estes mais bem detalhados nos Anexos.

Uma solução é a implementação de uma rotina de manutenção preventiva para as

subestações do HUCFF, orçada na ordem de R$ 25 mil ao mês. Esta medida a curto e médio

prazos já garantiria maior confiabilidade e disponibilidade do sistema, menos interrupções ou

desligamentos, maior segurança aos funcionários e pacientes do local, além de reduzir o risco

de defeitos dos equipamentos e os custos por paradas não programadas, prevenindo a todos de

acidentes ou ocorrências anormais.

101

5.2 SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS

Para a elaboração de trabalhos futuros, podem ser sugeridas algumas vertentes deste

projeto, tais como um estudo de comparação com a estrutura, equipamentos e manutenção das

subestações de outros hospitais universitários, ou mesmo abordando a inclusão das técnicas

preditivas, ou baseado em visitas de campo de outras Unidades no âmbito da própria UFRJ.

Em relação ao referencial teórico, é possível estudar com maior profundidade os

equipamentos presentes nas subestações. São válidas igualmente as análises consequentes dos

custos do HUCFF, tal qual um estudo de redução do consumo de reativo a médio prazo e seu

impacto econômico, ou um replanejamento da possibilidade de uma demanda contratada

dinâmica para o hospital a fim de corrigir as multas por ultrapassagem.

Existem também ramos de estudo em opções energéticas por meio da eficiência

iluminação e de fontes renováveis, como energia solar fotovoltaica, para alimentação de alguns

circuitos do HUCFF. De mesma forma, são pertinentes estudos de otimização energética e

econômica visando o aumento da autonomia hospitalar, com auxílio do uso de geradores

próprios concomitante ao fornecimento da concessionária, de maneira intercambiável e a

depender do consumo e eventual necessidade.

A fim de solucionar algumas das problemáticas comentadas nas visitas de campo,

podem-se sugerir estudos de dimensionamento de um novo sistema de proteção para descargas

atmosféricas das subestações do HUCFF, estudos de impacto ambiental e econômico de

operação de transformadores hospitalares com ascarel, atualização das plantas elétricas através

de desenho computacional e simulações de operação elétrica para as subestações do Hospital.

Uma sugestão final seria um levantamento histórico-estatístico de ocorrências anormais do

hospital para aplicação das métricas estudadas – indicadores de qualidade e operacionalidade.

102

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https://oglobo.globo.com/rio/sem-agua-hospital-do-fundao-esta-atendendo-apenas-casos-de-urgencia-23499207

https://oglobo.globo.com/rio/sem-agua-hospital-do-fundao-esta-atendendo-apenas-casos-de-urgencia-23499207

https://g1.globo.com/rj/rio-de-janeiro/noticia/2019/%2004/23/hospital-universitario-da-ufrj-fica-as-escuras-por-causa-de-um-gamba.ghtml

https://g1.globo.com/rj/rio-de-janeiro/noticia/2019/%2004/23/hospital-universitario-da-ufrj-fica-as-escuras-por-causa-de-um-gamba.ghtml

https://semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo-instalacoes_eletricas_em%20_hospitais_e_instituicoes_de_saude.pdf

https://semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo-instalacoes_eletricas_em%20_hospitais_e_instituicoes_de_saude.pdf

http://www.elomed.com.br/equipamento-hospitalar/12/sistema-it-medico--elomed--desenvolvido-para-hospitais

http://www.elomed.com.br/equipamento-hospitalar/12/sistema-it-medico--elomed--desenvolvido-para-hospitais

https://sensorweb.com.br/qual-e-a-funcao-do-engenheiro-clinico-dentro-do-hospital/




105

[35] MARDEGAN, Cláudio. Dispositivos de Proteção – Parte 1. Disponível em:

<https://www.osetoreletrico.com.br/wp-content/uploads/2010/05/Ed50_marco_

protecao_seletividade_capIII.pdf>. Itajubá-MG, 2010. Acesso em 18 de julho de 2019.

[36] COUTINHO, Alberto. O papel da Engenharia Elétrica nos Hospitais. Setor de

Projetos e Tecnologia da ELETEL. São Paulo-SP, 2015.

[37] IBARRA, Mauricio. Estudo em Instalações Elétricas Hospitalares para Segurança

e Funcionalidade de Equipamentos Eletromédicos. Universidade Federal de Santa

Catarina. Florianópolis-SC, 1997.

[38] BRASIL, Ministério da Saúde. Equipamentos Médico-Hospitalares e o

Gerenciamento da Manutenção. Brasília-DF, 2002.

[39] ENERGISA. Manutenção de Subestações. Disponível em:

<http://solucoes.grupoenergisa.com.br/Documents/PDF/Folder_Manuten%C3%A7%

C3%A3o-Industrial.pdf>. Belo Horizonte-MG, 2014. Acesso em 30 de julho de 2019.

[40] STACK EXCHANGE PHYSICS. Transformer and magnetic field through the

iron core. Disponível em: <https://physics.stackexchange.com/questions/106023/

transformer-and-magnetic-field-flux-through-the-iron-core>. Estados Unidos, 2014.

Acesso em 2 de agosto de 2019.

[41] PATRICK. Transformador trifásico. Disponível em: <https://grabcad.com/library/

transformador-trifasico>. Pontifícia Universidade Católica (PUC). Goiás-DF, 2014.


[42] BRASFORMER. Transformador de potencial externo. Disponível em:

<http://brasformer.com.br/produtos/transformador-de-potencial-externo/>. São Paulo

- SP, 2019. Acesso em 3 de agosto de 2019.

[43] PODER ELÉTRICA. Transformador de corrente (TC) para medição 600/5.

Disponível em: <https://www.podereletrica.com.br/medidores-de-energia-eletrica/tc-

transformador-de-corrente/transformador-de-corrente-tc-p-medicao-kta-12-kron-

6005>. São Paulo-SP, 2019. Acesso em 3 de agosto de 2019.

[44] NEMÉSIO SOUSA, Jorge. Equipamentos Elétricos. Departamento de Engenharia

Elétrica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, jan. 2019. Material didático.

[45] TECNO DAHER. Disjuntores Onboard – conforme NBR 14039. Disponível em:

<http://www.tecnodaher.com.br/venda-disjuntores-onboard.php>. Osasco-SP, 2019.


[46] SAREL. Seccionadora tripolar abertura sem carga com bucha de passagem em

resina epóxi. Disponível em: <http://www.sarel.com.br/produtos/sec/sabpei/>.

Diadema-SP, 2019. Acesso em 5 de agosto de 2019.

https://www.osetoreletrico.com.br/wp-content/uploads/2010/05/Ed50_marco_%20protecao_seletividade_capIII.pdf

https://www.osetoreletrico.com.br/wp-content/uploads/2010/05/Ed50_marco_%20protecao_seletividade_capIII.pdf

http://solucoes.grupoenergisa.com.br/Documents/PDF/Folder_Manuten%C3%A7%C3%A3o-Industrial.pdf

http://solucoes.grupoenergisa.com.br/Documents/PDF/Folder_Manuten%C3%A7%C3%A3o-Industrial.pdf

https://physics.stackexchange.com/questions/106023/%20transformer-and-magnetic-field-flux-through-the-iron-core

https://physics.stackexchange.com/questions/106023/%20transformer-and-magnetic-field-flux-through-the-iron-core

https://grabcad.com/library/%20transformador-trifasico

https://grabcad.com/library/%20transformador-trifasico

http://brasformer.com.br/produtos/transformador-de-potencial-externo/

https://www.podereletrica.com.br/medidores-de-energia-eletrica/tc-transformador-de-corrente/transformador-de-corrente-tc-p-medicao-kta-12-kron-6005



http://www.tecnodaher.com.br/venda-disjuntores-onboard.php

http://www.sarel.com.br/produtos/sec/sabpei/

106

[47] ONIX. Chave fusível porcelana de 15 kV, 100 A ampla sem suporte. Disponível

em: <https://onixcd.com.br/produtos/redes-aereas-e-instalacoes/chaves/chave-

fusivel/chave-fusivel-porcelana-c-15kv-100a-ampla-s-suporte-l-677229-76741/>.

Mandaguari-PR, 2019. Acesso em 7 de agosto de 2019.

[48] SEI ELECTRIC. Chave seccionadora de aterramento tetrapolar. Disponível em:

<http://www.seielectric.com/pt/eletrica/10-chaves-seccionadoras/4-chave-

seccionadora-de-aterramento-tetrapolar>. Blumenau-SC, 2019. Acesso em 7 de agosto

de 2019.

[49] ADANTAS. Buchas de passagem isolantes em porcelanato interno externo.

Disponível em: <https://adantascomercial.com.br/produto/buchas-de-passagem-

isolantes-em-porcelana-interno-externo/>. Joinville-SC, 2019. Acesso em 7 de agosto

de 2019.

[50] MERKATHO. Barramento de cobre 24 DIN trifásico 100 A. Disponível em:

<https://www.merkatho.com.br/produto/920/barramento-de-cobre-24-din-trifasico-

100a>. Porto Alegre-RS, 2019. Acesso em 7 de agosto de 2019.

[51] BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Portaria Interministerial número 19.

Disponível em: <http://extwprlegs1.fao.org/docs/pdf/bra15389.pdf>. Brasília-DF,

1981. Acesso em 18 de agosto de 2019.

[52] A GERADORA. O que é Chiller e quais os seus benefícios? Disponível em:

<https://www.ageradora.com.br/o-que-e-chiller-e-quais-os-seus-beneficios/>.

Salvador-BA, 2014. Acesso em 19 de agosto de 2019.


Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas. Rio de Janeiro-RJ, 2001.

[54] BARRETTO, Augusto. Opinião sobre os serviços de manutenção preventiva nas

subestações do HUCFF. Rio de Janeiro-RJ, 2019. Entrevista concedida a Jeronimo

Mariano em 20 de agosto de 2019.

[55] AVANZI. Qual a diferença entre EMI e EMC? Disponível em:

<https://grupoavanzi.com/qual-e-a-diferenca-entre-emi-e-emc/>. São Paulo-SP, 2018.


[56] STEL – SOCIEDADE TÉCNICA DE ELETRICIDADE. Memorial Descritivo de

obra de revitalização do setor elétrico do HUCFF. Rio de Janeiro-RJ, 2014.

[57] ______. Planilha Orçamentária de obra de revitalização do setor elétrico do

HUCFF. Rio de Janeiro-RJ, 2014.

[58] ______. As Built – Planta Baixa do Pavimento do subsolo do HUCFF. Rio de

Janeiro-RJ, 2014.

https://onixcd.com.br/produtos/redes-aereas-e-instalacoes/chaves/chave-fusivel/chave-fusivel-porcelana-c-15kv-100a-ampla-s-suporte-l-677229-76741/

https://onixcd.com.br/produtos/redes-aereas-e-instalacoes/chaves/chave-fusivel/chave-fusivel-porcelana-c-15kv-100a-ampla-s-suporte-l-677229-76741/

http://www.seielectric.com/pt/eletrica/10-chaves-seccionadoras/4-chave-seccionadora-de-aterramento-tetrapolar

http://www.seielectric.com/pt/eletrica/10-chaves-seccionadoras/4-chave-seccionadora-de-aterramento-tetrapolar

https://adantascomercial.com.br/produto/buchas-de-passagem-isolantes-em-porcelana-interno-externo/

https://adantascomercial.com.br/produto/buchas-de-passagem-isolantes-em-porcelana-interno-externo/

https://www.merkatho.com.br/produto/920/barramento-de-cobre-24-din-trifasico-100a

https://www.merkatho.com.br/produto/920/barramento-de-cobre-24-din-trifasico-100a

http://extwprlegs1.fao.org/docs/pdf/bra15389.pdf

https://www.ageradora.com.br/o-que-e-chiller-e-quais-os-seus-beneficios/

https://grupoavanzi.com/qual-e-a-diferenca-entre-emi-e-emc/

107

ANEXO A

108

ANEXO B

EQUIPAMENTOS E ORÇAMENTO DA REFORMA ELÉTRICA DO HUCFF

Tabela B.1 – Orçamento de serviços administrativos da obra.

SERVIÇOS

ADMINISTRATIVOS UNIDADE QUANT

UNITÁRIO

(R$)

PREÇO PARCIAL

(R$)

PREÇO COM

24,50% BDI (R$)

ENGENHEIRO H 1.970,00 73,00 143.810,00 179.043,45

ENCARREGADO GERAL H 2.360,00 38,00 89.680,00 111.651,60

ELETROTÉCNICO H 4.630,00 33,00 152.790,00 190.223,55

ELETRICISTA H 8.270,00 29,00 239.830,00 298.588,35

MEIO OFICIAL ELETRICISTA H 8.270,00 18,00 148.860,00 185.330,70

SERRALHEIRO H 2.200,00 23,00 50.600,00 62.997,00

SOLDADOR H 2.200,00 24,00 52.800,00 65.736,00

PEDREIRO H 2.200,00 24,00 52.800,00 65.736,00

SERVENTE H 8.800,00 18,00 158.400,00 197.208,00

PROJETO "AS BUILT"40 UN 1,00 27.850,00 27.850,00 34.673,25

ART UN 1,00 833,00 833,00 1.037,09

Fonte: STEL [57].

Tabela B.2 – Dados de orçamento e taxas detalhadas da reforma elétrica do HUCFF.

DESCRIÇÃO ORÇAMENTÁRIA VALOR (R$) TAXAS (%)

CUSTO DIRETO DOS PROJETOS 11.733.591,64 -

1 – ADMINISTRAÇÃO CENTRAL 469.343,67 4,00%

2 – DESPESAS FINANCEIRAS 176.003,87 1,50%

3 – TAXA DE RISCO, SEGURO E GARANTIA 117.335,92 1,00%

4 – TAXAS DE TRIBUTOS 1.014.955,68 8,65%

5 – TAXA DE LUCRO 1.097.090,82 9,35%

TOTAL B.D.I. 2.874.729,95 24,50%

FATURAMENTO – PREÇO DE VENDA 14.608.321,59 -

Fonte: STEL [57].

40 As built é uma expressão inglesa que significa “como construído”. Embora os dois termos sejam usados na

linguagem corrente entre os profissionais, o termo em inglês é mais comum na documentação escrita e nos textos

de referência dos editais. O as built indica além do processo em andamento, ou seja, o projeto executivo inicial

concebido a partir dos estudos do local e técnicas a serem utilizadas, também a revisão final, de maneira que a

partir do as built o desenho-projeto não deve mais sofrer modificações.

109

Tabela B.3 – Lista de equipamentos e orçamento para a reforma da SE-1 do HUCFF.

SUBESTAÇÃO SUBSOLO UNIDADE QUANT UNITÁRIO

(R$)

PREÇO PARCIAL

(R$)

PREÇO COM

24,50% BDI (R$)

PAINEL BLINDADO DE MÉDIA TENSÃO CJ 1 522.918,00 522.918,00 651.032,91

TRANSFORMADOR A SECO, 13.800/220

V, IP-23D, FATOR K=4, 1.250 KVA UN 3 109.000,00 327.000,00 407.115,00

DISJUNTOR ABERTO, ABW 3.200 A UN 8 47.638,00 381.104,00 474.474,48

LEITO TIPO 2 MÉDIO (400X75X3000) MM

#16 GF – NBR 6323 UN 3 91,89 275,67 343,21

TÊ HORIZONTAL (400X75) MM #16 GF –

NBR 6323 UN 8 52,81 422,48 525,99

REDUÇÃO CONCÊNTRICA (400X75) MM

P/ (150X75) MM #16 GF – NBR 6323 UN 8 32,27 258,16 321,41

CURVA VERTICAL EXTERNA 90º (150X75) MM # 16 GF – NBR 6323

UN 8 51,00 408,00 507,96

CURVA HORIZONTAL 90° (400X75) MM

#16 GF – NBR 6323 UN 1 41,24 41,24 51,34


#16 GF – NBR 6323 UN 6 72,00 432,00 537,84

ACOPLAMENTO EM PAINEL (150X75) MM #16 GF – NBR 6323

UN 10 4,00 40,00 49,80

ACESSÓRIOS DE MONTAGEM E

FIXAÇÃO VB 1 300,00 300,00 373,50

CABO EPROTENAX SLIM 105, 50 MM²,

12/20 KV M 207 33,34 6.901,38 8.592,22

MUFLA DE TERMINAÇÃO POLIMÉRICA PARA CABO 12/20 KV

UN 24 327,84 7.868,16 9.795,86

TERMINAL A COMPRESSÃO, 50 MM² UN 24 2,57 61,68 76,79

SISTEMA DE ILUMINAÇÃO E TOMADAS VB 1 3.759,00 3.759,00 4.679,96

RETIRADA E INCINERAÇÃO DOS

TRANSFORMADORES COM PCB, CLASSE-15 KV, 1.000 KVA

UN 4 99.000,00 396.000,00 493.020,00

RETIRADA DE EQUIPAMENTOS E

ESTRUTURAS DA SUBESTAÇÃO VB 1 24.793,00 24.793,00 30.867,29

Fonte: STEL [57].

110


SUBESTAÇÃO ÁREA MÉDICA UNIDADE QUANT UNITÁRIO

(R$)

PREÇO PARCIAL

(R$)

PREÇO COM

24,50% BDI (R$)

PAINEL BLINDADO DE MÉDIA TENSÃO CJ 1 1.073.000,00 1.073.000,00 1.335.885,00

TRANSFORMADOR A SECO 13.800/220 V, IP-23D, FATOR K=4, 1.500 KVA

UN 2 111.550,00 223.100,00 277.759,50

SISTEMA DE INSUFLAMENTO DE AR VB 1 18.980,00 18.980,00 23.630,10

ELETROCALHA LISA (500x100X3000) MM C/ TAMPA # 16 GF – NBR 6323

UN 24 276,59 6.638,16 8.264,51

CURVA VERTICAL EXTERNA 90°

(500X100) MM C/ TAMPA #16 GF – NBR 6323

UN 1 43,85 43,85 54,59


C/ TAMPA #16 GF – NBR 6323 UN 2 103,40 206,80 257,47

TÊ HORIZONTAL (500X100) MM C/ TAMPA #16 GF – NBR 6323

UN 2 110,00 220,00 273,90


P/ (300X100) MM C/ TAMPA #16 GF – NBR 6323

UN 2 45,00 90,00 112,05


P/ (200X100) MM C/ TAMPA #16 GF – NBR

6323

UN 1 42,00 42,00 52,29


P/ (200X100) MM C/ TAMPA #16 GF – NBR

6323

UN 4 26,35 105,40 131,22


UN 14 186,67 2.613,38 3.253,66


C/ TAMPA #16 GF – NBR 6323 UN 2 53,72 107,44 133,76

CURVA VERTICAL EXTERNA 90º

(300X100) MM # 16 GF – NBR 6323 UN 1 31,86 31,86 39,67


(300X100) MM # 16 GF – NBR 6323 UN 1 31,86 31,86 39,67

CURVA VERTICAL INTERNA 45º (300X100) MM # 16 GF – NBR 6323

UN 1 31,86 31,86 39,67

TÊ HORIZONTAL (300X100) MM C/

TAMPA #16 GF – NBR 6323 UN 2 75,00 150,00 186,75


UN 70 141,37 9.895,90 12.320,40


(200X100) MM # 16 GF – NBR 6323 UN 5 25,08 125,40 156,12

CURVA VERTICAL INTERNA 45º

(200X100) MM # 16 GF – NBR 6323 UN 2 35,00 70,00 87,15


C/ TAMPA #16 GF – NBR 6323 UN 4 35,00 140,00 174,30


C/ TAMPA #16 GF – NBR 6323 UN 6 35,11 210,66 262,27


(200X100) MM # 16 GF – NBR 6323 UN 2 35,11 70,22 87,42

ACESSÓRIOS DE MONTAGEM E

FIXAÇÃO VB 1 3.620,00 3.620,00 4.506,90


12/20 KV M 715 33,34 23.838,10 29.678,43


12/20 KV M 2039 41,47 84.557,33 105.273,88

MUFLA DE TERMINAÇÃO POLIMÉRICA

PARA CABO 12/20 KV UN 42 327,84 13.769,28 17.142,75



HASTE DE AÇO COBREADO DE ALTA

CAMADA DE COBRE ELETROLÍTICO (254 µm), 5/8''X3 M, COM CONECTOR

UN 6 31,65 189,90 236,43

CAIXA DE INSPEÇÃO EM ALVENARIA

COM TAMPA DE FERRO 300X300 MM UN 6 70,33 421,98 525,37

CORDOALHA DE COBRE, 50 MM² M 36 20,52 738,72 919,71

SISTEMA DE ILUMINAÇÃO E TOMADAS VB 1 3.879,00 3.879,00 4.829,36

Fonte: STEL [57].

111


SUBESTAÇÃO 13º ANDAR UNIDADE QUANT UNITÁRIO

(R$)

PREÇO PARCIAL

(R$)

PREÇO COM

24,50% BDI (R$)

PAINEL BLINDADO DE MÉDIA TENSÃO CJ 1 623.573,00 623.573,00 776.348,39

TRANSFORMADOR A SECO, 13.800/220 V, IP-23D, FATOR K=4, 1.000 KVA

UN 5 88.796,00 443.980,00 552.755,10

DISJUNTOR ABERTO, ABW 3.200 A UN 8 47.688,00 381.504,00 474.972,48


#16 GF – NBR 6323 UN 2 91,89 183,78 228,81

TÊ HORIZONTAL 90º (400X75) MM #16 GF

– NBR 6323 UN 9 48,00 432,00 537,84


P/ (150X75) MM #16 GF – NBR 6323 UN 10 39,00 390,00 485,55


(150X75) MM # 16 GF – NBR 6323 UN 10 20,00 200,00 249,00

CRUZETA HORIZONTAL 90° (400X75) MM #16 GF – NBR 6323

UN 1 60,00 60,00 74,70


#16 GF – NBR 6323 UN 8 50,00 400,00 498,00

CURVA HORIZONTAL 90º (150X75) MM #

16 GF – NBR 6323 UN 5 23,00 115,00 143,18

ACOPLAMENTO EM PAINEL (150X75) MM #16 GF

UN 10 4,00 40,00 49,80

ACESSÓRIOS P/ MONTAGEM E FIXAÇÃO VB VB 483,00 483,00 601,34


12/20 KV M 237 33,34 7.901,58 9.837,47

MUFLA DE TERMINAÇÃO POLIMÉRICA PARA CABO 12/20 KV

UN 30 327,84 9.835,20 12.244,82


SISTEMA DE ILUMNAÇÃO E TOMADAS VB 1 3.978,00 3.978,00 4.952,61

RETIRADA E INCINERAÇÃO DOS TRANSFORMADORES COM PCB, CLASSE

15 kV, 1.000 kVA

UN 5 99.000,00 495.000,00 616.275,00

RETIRADA DE EQUIPAMENTOS E ESTRUTURAS DA SUBESTAÇÃO

VB 1 26.723,00 26.723,00 33.270,14

Fonte: STEL [57].

112

ANEXO C

ESPECIFICAÇÕES DOS TRANSFORMADORES DAS SUBESTAÇÕES DO HUCFF

Tabela C.1 – Informações técnicas sobre os transformadores da SE-1 do HUCFF.

TABELA TÉCNICA DE TRANSFORMADORES DA SUBESTAÇÃO SUBSOLO

Especificação Unidade Dados

Quantidade Peças 4

Norma - ABNT

Potência Nominal em Serviço Contínuo kVA 1250

Sistema de Refrigeração - AN

Tensão nominal de AT V 13800

Derivações na AT - 13800 /13200 /12600 /12000 /11400

Tensão nominal de BT V 220

Derivações na BT - N.A.

Tensão aplicada / impulso de AT / BT kV AT= 34 / 95 e BT= 4 / N.A.

Grupo de ligação - Dyn1

Fases - 3

Frequência nominal Hz 60

Classes Ambiente / Clima / Fogo - E2 / C2 / F1

Altitude de instalação m Até 1000

Local de instalação - Interno / Indoor

Grau de proteção - IP23D

Classe térmica do material isolante - Classe F (155 ºC)

Elevação de temperatura máxima - 105 ºC – máxima temperatura ambiente 40 ºC

Temperatura ambiente ºC Máxima 40 ºC (menor que 30 ºC para média 24h)

Sistema de proteção - Alarme + Desligamento + Indicador Temperatura

Corrente em vazio à tensão nominal % 0.99

Nível ruído (pressão acústica) dB 67

Localização do terminal AT - Superior Padrão

Localização do terminal BT - Superior Padrão

Construção - Fator K = 4

Fonte: STEL [57].

113


TABELA TÉCNICA DE TRANSFORMADORES DA SUBESTAÇÃO ÁREA MÉDICA


Quantidade Peças 2

Norma - ABNT




Derivações na AT - 13800 /13200 /12600 /12000 /11400





Fases - 3















Fonte: STEL [57].

114


TABELA TÉCNICA DE TRANSFORMADORES DA SUBESTAÇÃO 13° ANDAR


Quantidade Peças 5

Norma - ABNT




Derivações na AT - 13800 /13200 /12600 /12000 /11400





Fases - 3















Fonte: STEL [57].

AVALIAÇÃO DO SISTEMA ELÉTRICO DO HOSPITAL … · Figura 2.23 – Exemplos de buchas de passagem...

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