versão correta Projeto final de graduação -...
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MANUTENÇÃO DE UM CONVERSOR DE ENERGIA DE ONDAS: ANÁLISE DOS MODOS DE FALHA E SEUS EFEITOS PARA O SISTEMA DE TRANSMISSÃO DE POTÊNCIA Leon Carlos Moreira Barbosa Projeto de Graduação apresentado ao Curso de Engenharia Mecânica da Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Engenheiro. Orientadores: Fábio Luiz Zamberlan & Eliab Ricarte Beserra Rio de Janeiro Setembro de 2018
Transcript of versão correta Projeto final de graduação -...
MANUTENÇÃO DE UM CONVERSOR DE ENERGIA DE ONDAS: ANÁLISE DOS
MODOS DE FALHA E SEUS EFEITOS PARA O SISTEMA DE TRANSMISSÃO DE
POTÊNCIA
Leon Carlos Moreira Barbosa
Projeto de Graduação apresentado ao Curso de
Engenharia Mecânica da Escola Politécnica,
Universidade Federal do Rio de Janeiro, como
parte dos requisitos necessários à obtenção do
título de Engenheiro.
Orientadores: Fábio Luiz Zamberlan & Eliab
Ricarte Beserra
Rio de Janeiro Setembro de 2018
MANUTENÇÃO DE UM CONVERSOR DE ENERGIA DE ONDAS: ANÁLISE DOS MODOS DE FALHA E SEUS EFEITOS PARA O SISTEMA DE TRANSMISSÃO DE
POTÊNCIA
Leon Carlos Moreira Barbosa
PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO
DE ENGENHARIA MECÂNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS
NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO MECÂNICO.
Examinado por:
________________________________________________ Prof. Fábio Luiz Zamberlan, D.Sc.
________________________________________________ Prof. Eliab Ricarte Beserra, D.Sc.
________________________________________________ Prof. Reinaldo de Falco, Eng.
RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL
SETEMBRO de 2018
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica
DEM/POLI/UFRJ! !
Barbosa, Leon Carlos Moreira
Manutenção de um conversor de energia de ondas:
análise dos modos de falha e seus efeitos para o sistema
de transmissão de potência/Leon Carlos Moreira
Barbosa. – Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica,
2018.
X, 94 p.: il.; 29,7 cm.
Orientadores: Fábio Luiz Zamberlan / Eliab Ricarte
Beserra
Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/
Curso de Engenharia Mecânica, 2018.
Referências Bibliográficas: p. 105-107
1. Manutenção. 2. Análise dos Modos de Falha e seus
Efeitos. 3. Conversor de energia das ondas. I.
Zamberlan, Fábio Luiz. II. Universidade Federal do Rio
de Janeiro, Escola Politécnica. III. Manutenção de um
conversor de energia de ondas: análise dos modos de
falha e seus efeitos para o sistema de transmissão de
potência.
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Mecânico.
Manutenção de um conversor de energia de ondas: análise dos modos de falha e seus efeitos para o sistema de transmissão de potência
Leon Carlos Moreira BarbosaSetembro/2018
Orientadores: Prof. Fábio Luiz Zamberlan Prof. Eliab Ricarte Beserra
Curso: Engenharia Mecânica
O presente projeto final de graduação visa principiar o estudo acerca da manutenção mecânica de um protótipo de conversor de energia das ondas do tipo ponto absorvedor, que está sendo desenvolvido pela equipe do Programa de Planejamento Energético (PPE) da UFRJ. O ponto principal tratado é a execução da ferramenta Análise dos Modos de Falha e seus Efeitos (FMEA), como etapa inicial para implementação da Manutenção Centrada em Confiabilidade, aplicada aos sistemas e componentes que compõem o protótipo e que foram definidos até o momento: Sistema de Transmissão de Potência e o Sistema Estrutural. Para a análise, foram reunidos diversos tipos de defeitos e falhas encontrados na literatura referente às tecnologias com aplicação semelhante à que está sendo desenvolvida. Com estas informações, um total de 71 modos de falha foram avaliados. Em seguida, foram discutidas as etapas que devem ser realizadas em decorrência desta análise. Por último, foram abordados aspectos de grande relevância para a manutenção do dispositivo em questão especificamente, como o custo associado à Operações e Manutenção (O&M) e à Acessibilidade, fatores considerados primários para viabilidade do projeto.
Palavras-chave: manutenção, confiabilidade, FMEA, energia das ondas.
iv
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Mechanical Engineer.
Maintenance of a wave energy converter: failure modes and effects analysis on the power transmission system
Leon Carlos Moreira Barbosa
September/2018
Advisors: Prof. Fábio Luiz Zamberlan Prof. Eliab Ricarte Beserra
Course: Mechanical Engineering
This undergraduate final project aims to initiate the study of mechanical maintenance for a point absorver type wave energy converter prototype, developed by the Energy Planning Program (PPE) of the Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ). The main subject of this work is the execution of the Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) as the initial stage for the implementation of Reliability Centered Maintenance applied to the prototype’s systems and components, which at this time only two have been well defined: the Power Transmission System and the Structural System. This study starts with the identification of several kinds of defects and failures from literature review of technologies with similar application. From this information, a total of 71 failure modes were analyzed. Then, the steps that must be performed as a result of this analysis were discussed. Lastly, this project covers the most relevant aspects of the maintenance of this specific device, such as the cost associated with Operations and Maintenance (O&M) and Accessibility, considered as primary factors for the project viability.
Keywords: maintenance, reliability, FMEA, wave energy, WEC.
v
AGRADECIMENTOS
Dedico este trabalho à minha família. Aos meu pais Mariangela e Carlos
Antônio que me ensinaram tudo e contribuíram para eu me tornar a pessoa que sou hoje.
Às minhas irmãs Mayra e Luanna que sempre estiveram ao meu lado e me deram todo o
suporte necessário durante a minha trajetória. Em especial, agradeço à minha amada
mãe que não mediu esforços e sempre lutou muito para que nunca faltasse nada para
nossa família. Agradeço também aos meus familiares que sempre torceram por mim e
acreditaram no meu sucesso.
Aos amigos que fazem parte da minha vida, nos momentos alegres e tristes.
Agradeço ao Paulo Ubiratan Mello pelo companheirismo e amizade desde os tempos de
criança e por me dar a honra de ser padrinho de seu filho Miguel. Ao Jonatan Portilla
pela grande parceria nos últimos anos e que vem crescendo a cada dia. Ao Pedro Leal
pelos mais de 12 anos que vem me mostrando o valor da amizade verdadeira. Gostaria
também de agradecer especialmente ao Luiz Eduardo Tostes, amigo com o qual tive o
prazer de dividir grandes momentos, que hoje se encontra em situação delicada, luta por
sua vida, e está nos mostrando a sua força e nos ensinando muito nos últimos dias.
Vocês também fazem parte desta conquista.
Aos amigos que me ajudaram de forma direta ou indireta durante os anos na
universidade. Aos amigos e colegas da graduação. Aos bons amigos que fiz durante o
intercâmbio na Alemanha. Todos tornaram esse período especial e serão sempre
lembrados.
Aos meus orientadores Fábio Zamberlan e Eliab Ricarte que me deram a
oportunidade para trabalhar este tema e que contribuíram, dando o suporte e
transmitindo os conhecimentos necessários.
Finalmente, aos professores e colaboradores do departamento de engenharia
mecânica e de toda a Universidade Federal do Rio de Janeiro.
vi
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 - Formação das ondas de gravidade 14Figura 2.2 - Classificação quanto a localização dos dispositivos 16Figura 2.3 - Pelamis 18Figura 2.4 - Wave Dragon 18Figura 2.5 - Powerbuoy 19Figura 2.6 - Tecnologias de energia de ondas e suas aplicações 20Figura 2.7 - Conceito proposto de conversor de energia de ondas 22Figura 2.8 - Modelo sem chanfro 24Figura 2.9 - Modelo com chanfro 24Figura 2.10 - Vistas laterais (a), superiores (b) e perspectivas (c) dos quatro modelos piramidais com abas 25Figura 2.11 - Sistema de Transmissão de Potência (PTO) 26Figura 2.12 - Sistema de roletes 27Figura 2.13 - Partes superior e inferior da Estrutura 28Figura 2.14 - Modelo de rolete 28Figura 2.15 - Modelo do conector 28Figura 2.16 - (a) Vista isométrica da estrutura; (b) Vista frontal da estrutura 30Figura 2.17 - (a) Modelo proposto; (b) Dimensões do flutuador e da torre treliçada; (c) Dimensões da base e (d) das placas da base. 31Figura 2.18 - Estrutura final completa da base 32Figura 2.19 - Exemplo de planilha para registro de fmea 37Figura 2.20 - Diagrama de decisão 40Figura 4.1 - Contribuição percentual de cada componente no número total de falhas e no tempo total de inatividade 48Figura 4.2 - Risco (%) de falha de cada componente do conversor wave star 49Figura 4.3 - Tempo de inatividade por componente 50Figura 5.1 - PTO - Sistema de transmissão mecânica 60Figura 5.2 - Subsistemas e itens do PTO 62Figura 5.3 - Folha de dados do motor elétrico 63Figura 5.4 - Modelo esquemático da caixa de engrenagens 64Figura 5.5 - Modelo esquemático da cremalheira 65Figura 5.6 - Esquema com o posicionamento dos acoplamentos 67Figura 5.7 - Desenho técnico do acoplamento unidirecional tsubaki 67Figura 5.8 - Desenho técnico do acoplamento elástico série D-TORQ do fabricante Acoplast 68Figura 5.9 - Divisão das falhas em máquinas elétricas rotativas 70Figura 6.1 - Pontos de medição de vibração de um motor 89Figura 6.2 - Vista esquemática do sistema supervisório AD4 90
xiii
Figura 6.3 - Atividades trimestrais do chefe de máquinas de um rebocador 93Figura 6.4 - Plano de manutenção de motores e geradores de grande porte de aplicação naval 94Figura 7.1 - Acessibilidade (%) para diferentes limites de altura de onda 97Figura 7.2 - Distribuição(%) do tempo de inatividade de uma Fazenda Eólica offshore 98Figura 7.3 - Média anual de janelas meteorológicas de 12 horas e desvio padrão 99Figura 7.4 - Tempo médio de espera por uma janela de 12 horas (em dias) e o desvio padrão 100Figura 7.5 - Distribuição(%) do custo de O&M de uma Fazenda Eólica offshore 101
LISTA DE TABELAS
ix
Tabela 2.1 - Metodologia de implementação da MCC 36Tabela 2.2 - Nível de severidade 38Tabela 2.3 - Nível de ocorrência 38Tabela 2.4 - Nível de detectabilidade 39Tabela 5.1 - Tipos de consequência , exemplos e medidas de importância para projeto de WEC 58Tabela 5.2 - parâmetros máximo, mínimo e operação nominal do flutuador. 61Tabela 5.3 - Resumo características das engrenagens consideradas 64Tabela 5.4 - Características da Cremalheira 65Tabela 5.5 - Dimensões dos eixos e chavetas 66Tabela 5.6 - Mancais selecionados para cada eixo 68Tabela 5.7 - Dimensões do volante de inércia 69Tabela 5.8 - Modos de falha comuns do WEC 70Tabela 5.9 - FMEA para o subsistema gerador elétrico - parte 1 72Tabela 5.10 - FMEA para o subsistema gerador elétrico - parte 2 73Tabela 5.11 - FMEA para o subsistema pinhão e caixa de engrenagens - parte 1 74Tabela 5.12 - FMEA para o subsistema pinhão e caixa de engrenagens - parte 2 75Tabela 5.13 - FMEA para o subsistema rolamentos e mancais - parte 1 76Tabela 5.14 - FMEA para o subsistema rolamentos e mancais - parte 2 77Tabela 5.15 - FMEA para o subsistema estrutura de sustentação - parte 1 78Tabela 5.16 - FMEA para o subsistema estrutura de sustentação - parte 2 79Tabela 5.17 - FMEA para o subsistema Base, flutuador e sistema deslizante - parte 1 80Tabela 5.18 - FMEA para o subsistema Base, flutuador e sistema deslizante - parte 2 81Tabela 5.19 - Número de modos de falha de cada subsistema de acordo com o risco 82Tabela 6.1 - Principais causas de falhas do wec 85Tabela 6.2 - Métodos de detecção e parâmetros medidos para os sistemas do wec 86
SUMÁRIO
x
1 INTRODUÇÃO 11
1.1 CONTEXTO 11
1.2 OBJETIVO 12
1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO 12
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 14
2.1 ENERGIA DAS ONDAS 14
2.2 TECNOLOGIA DE CONVERSÃO DA ENERGIA DE ONDAS 15
2.3 ORIGEM DO MODELO DE CONVERSOR PROPOSTO 21
2.4 ESTRUTURA E EQUIPAMENTOS DO CONVERSOR DE ENERGIA DE ONDAS 23
2.5 DEFINIÇÕES E CONCEITOS DA MANUTENÇÃO MECÂNICA 33
2.6 MONITORAMENTO 43
3 METODOLOGIA 45
3.1 CONSIDERAÇÕES SOBRE A MANUTENÇÃO DO CONVERSOR DE ENERGIA DE ONDAS 45
3.2 METODOLOGIA 46
4 PRINCIPAIS FALHAS E DEFEITOS DO CONVERSOR DE ENERGIA DE ONDAS 47
4.1 INTRODUÇÂO 47
4.2 EQUIPAMENTOS CRÍTICOS, FALHAS E DEFEITOS 48
5 ANÁLISE DOS MODOS DE FALHA E SEUS EFEITOS APLICADA AO CONVERSOR 58
5.1 JUSTIFICATIVA 58
5.2 ELABORAÇÃO DA ANÁLISE DOS MODOS DE FALHA E SEUS EFEITOS 59
5.3 RESULTADOS 72
6 ETAPAS SUBSEQUENTES AO PREENCHIMENTO DAS PLANILHAS 84
6.1 MÉTODOS DE DETECÇÃO DE FALHAS 84
6.2 BREVE DISCUSSÃO SOBRE ANÁLISE DE VIBRAÇÃO 87
6.3 MANUTENÇÃO PREVENTIVA 91
7 CUSTO DE O&M, ACESSIBILIDADE E OUTROS ASPECTOS 95
7.1 CONTEXTUALIZAÇÃO 95
7.2 VISÃO GERAL SOBRE A ACESSIBILIDADE 96
7.3 VISÃO GERAL SOBRE O CUSTO 100
8 CONCLUSÃO 102
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 105
1 INTRODUÇÃO
1.1 CONTEXTO
Com a crescente demanda energética, crises como a do petróleo nos anos 70 e as
mudanças climáticas impulsionadas pela poluição gerada pela produção de energia a partir de
combustíveis fósseis, estudos e pesquisas sobre o desenvolvimento e melhor aproveitamento
das fontes de energias renováveis vem crescendo nas últimas décadas.
O petróleo é ainda a principal fonte de energia mundial mas a idéia de dependência de
um recurso que se esgotará, nos impulsiona à buscar por alternativas, como a exploração das
energias solar, eólica e das ondas, teoricamente inesgotáveis, bem como o aperfeiçoamento
dos processos de extração e produção de energia já existentes.
Dentre as fontes renováveis, a energia de ondas aparece como uma opção promissora.
Registros apontam que a tecnologia de extração da energia das ondas começou a ser estudada
no final do século XVIII. O seu desenvolvimento entretanto, ganhou importância nos últimos
40 anos principalmente na Europa, Estados Unidos e Japão.
No entanto, a tecnologia para extração de energia das ondas e sua posterior conversão
para outras formas de energia ainda buscam a sua maturidade. O potencial de utilização desta
forma de energia apresenta uma série de benefícios devido à grande disponibilidade de
recursos e ao baixo impacto ambiental. Por um lado, é fundamental que a tecnologia seja
melhorada, que dispositivos sejam capazes de colher mais energia contida nas ondas e com
uma melhor chance de sobreviver nas condições extremas. Por outro lado, são necessárias
melhorias na confiabilidade e disponibilidade dos dispositivos, bem como avanços em sua
operação e manutenção (O&M).
Devido aos altos custos relacionados à implantação de dispositivos conversores de
energia das ondas (do inglês Wave Energy Converters “WEC”), o custo da produção de
energia associada ainda é alto demais para ser competitivo com o das usinas de energia a
combustível fóssil convencionais (RINALDI et al. 2016). GUANCHE et al. (2015) afirma
que os custos de O&M tem um impacto de cerca de 30% do custo total do WEC. Sendo
assim, um planejamento eficiente da manutenção pode influenciar diretamente no aumento da
produtividade e na redução nos custos de funcionamento dos conversores, podendo levar os
WECs à um patamar competitivo dentro do mercado de geração de energia elétrica.
�11
1.2 OBJETIVO
Este trabalho tem como objetivo geral iniciar um estudo que sirva como base para a
elaboração do planejamento da manutenção mecânica de um protótipo de conversor de
energia de ondas que está sendo desenvolvido pela equipe de alunos e pesquisadores ligados
ao Programa de Planejamento Energético (PPE) da UFRJ, sob a liderança do pesquisador e
engenheiro Eliab Ricarte Beserra.
O estudo realizado neste trabalho abordará fenômenos e processos característicos
referentes à manutenção do protótipo, produzindo um material de caráter introdutório
contendo as principais questões, argumentos e aspectos para os problemas levantados
relacionados ao risco de falha do dispositivo, assim como conceitos, técnicas, ferramentas e
sugestões para solucioná-los. O ponto central deste trabalho é a Análise dos Modos de Falha e
seus Efeitos que é a etapa inicial na implementação da manutenção centrada em
confiabilidade. Este material servirá como ponto de partida para os próximos colaboradores
que irão dedicar-se ao planejamento da manutenção do equipamento.
Ademais, as pesquisas realizadas para fomentar o estudo, coletaram uma série de
dados e informações gerados até o momento com respeito ao protótipo, além de fazer
referência à outros trabalhos e artigos sobre manutenção e energia de ondas. Tudo isso pode
ser tomado como material de consulta auxiliando no desenvolvimento, não só de trabalhos
para o conversor proposto, mas também para projetos de graduação, teses, dissertações,
artigos, monografias ou qualquer trabalho de cunho científico.
1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO
A estrutura do trabalho está configurada em 8 capítulos, sendo o primeiro esta
introdução. O capítulo 2 apresenta os fundamentos sobre energia de ondas e as tecnologias
para sua conversão, expõe a justificativa para o modelo proposto, descreve as estruturas e os
equipamentos dimensionados até o momento por outros alunos e pesquisadores e aborda
alguns conceitos e definições importantes sobre manutenção, formando desta maneira a
revisão bibliográfica.
�12
O capítulo 3 apresenta a metodologia de trabalho utilizada e algumas considerações
para realização deste estudo. No capítulo 4, primeiramente são apresentados argumentos na
definição dos sistemas e equipamentos críticos e depois são identificados os diversos tipos de
falhas e defeitos que podem afetar o dispositivo. No capítulo 5 encontra-se a parte central do
desenvolvimento do estudo, constituída pela elaboração da ferramenta FMEA para o Sistema
de Transmissão de Potência e o Sistema Estrutural. Já o capítulo 6, disserta sobre os métodos
de detecção de falhas, com destaque da análise de vibrações, e sobre a estruturação do plano
de manutenção preventiva.
O capítulo 7 aborda aspectos importantes da manutenção como a acessibilidade do
equipamento e o custo de O&M. O trabalho é finalizado no capítulo 8 com as conclusões e
sugestões para trabalhos futuros.
�13
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 ENERGIA DAS ONDAS
Segundo RICARTE (2007), as ondas oceânicas são formadas pela ação dos ventos na
interface com a superfície do mar, pela transferência de energia cinética, sendo a quantidade
de energia recebida pelo mar dependente do tempo de atuação dos ventos. Desta forma, tem-
se que a energia das ondas é derivada da energia eólica, e esta derivada da energia solar. A
superfície do mar pressionada pela força dos ventos se desloca e a massa de água que sobe
tenta retornar ao seu nível anterior pelo efeito da gravidade, criando as ondulações e por isso
chamadas de Ondas de Gravidade. O fenômeno está ilustrado na figura 2.1 abaixo.
FIGURA 2.1 - FORMAÇÃO DAS ONDAS DE GRAVIDADE Fonte: RICARTE (2007)
Pela teoria linear, as ondas têm como característica na sua gênese o transporte de
energia, sem transportar massa ao contrário do que muitos pensam. Para ilustrar essa situação,
pode-se comparar à uma oscilação em uma corda, onde a propagação da onda faz com que um
ponto qualquer da corda tenha apenas movimento vertical, porém a forma da onda se desloca
na direção horizontal.
RICARTE (2007) também explica que os escoamentos no ambiente marinho são
considerados praticamente oscilatórios, apresentando movimentos ondulatórios e origem de
seu sentido aleatório, não constituindo fluxo unidirecional. Para a representação de uma onda
do mar simples, pode-se considerar um perfil senoidal que se propaga ao longo da superfície
do mar cujas características principais são: a distância horizontal entre duas cristas sucessivas
�14
(comprimento de onda), a distância vertical entre a crista e o cavado (altura de onda) e o
tempo decorrido entre o aparecimento de duas cristas sucessivas (período). Porém, o mar real
é resultado de um processo aleatório em decorrência da superposição de vários fenômenos,
fazendo com que as características das ondas também sejam aleatórias.
Em águas profundas, normalmente longe da costa, pode-se observar maiores
potenciais energéticos das ondas. Entretanto, conforme a profundidade diminui as ondas
passam a sentir os efeitos da interação com o fundo do mar e suas irregularidades. Devido à
esse atrito com o leito marinho, as ondas adquirem energia cinética e com isso transportam
massa. Esse efeito é melhor percebido nas regiões de pós arrebentação onde as ondas tem
somente energia cinética.
A partir dessas características, vemos que existe uma diferença importante que
influencia na forma de captação da energia das ondas para ambiente offshore, nearshore ou
onshore. Apesar da mudança no perfil energético das ondas e pelas perdas por atrito, a
exploração em águas intermediárias ainda se prova proveitosa pelo menor custo de toda a
logística envolvida como implantação, operação e manutenção devido a maior proximidade
com a costa, bem como a transmissão da eletricidade gerada.
2.2 TECNOLOGIA DE CONVERSÃO DA ENERGIA DE ONDAS
As tecnologias desenvolvidas para os diferentes conversores de energia de ondas ou
WECs (Wave Energy Converters), são classificadas conforme as caraterísticas: distância entre
o equipamento e a costa, a forma de interação com a onda incidente e princípio básico de
funcionamento. Essas três classificações são apresentadas a seguir.
2.2.1 Localização
Como ilustrado na figura 2.2 abaixo, os conversores são classificados em onshore ou
shoreline, nearshore e offshore.
�15
FIGURA 2.2 - CLASSIFICAÇÃO QUANTO A LOCALIZAÇÃO DOS DISPOSITIVOS Fonte: Adaptado de LÓPEZ et al. (2013)
2.2.1.1 Onshore ou Shoreline
Os conversores estão instalados na costa ou próximos à ela, em profundidades
menores que 10 metros. Nesta localização a grande desvantagem para dispositivos que captam
energia pelo movimento vertical (energia potencial das ondas) é que a energia nessa forma é
transformada em energia cinética devido a interação das ondas com o leito marinho, logo o
potencial de geração deste tipo de conversor nessa região será menor. Isso pode ser
minimizado caso o local de instalação seja um concentrador natural de energia (“Hotspot”).
Entretanto, esta região tem boas vantagens por ter acesso por terra, estar mais perto da rede de
distribuição bem como tem maior facilidade e menores custos de instalação, manutenção e
transmissão.
2.2.1.2 Nearshore
Localidades ainda consideradas de águas intermediárias com profundidades entre 10 e
25 metros (até um quarto do comprimento de onda). A fixação dos dispositivos normalmente
é realizada por estruturas rígidas e ancoradas ao fundo do mar onde não sofrem interferência
das ondas garantindo a estabilidade em reação as forças das ondas. Assim como em Shoreline,
as ondas já sentem o efeito da interação com o fundo do mar e por isso a disponibilidade de
�16
>40 m de profundidade 10 - 25 m de profundidade
energia potencial é menor como consequência de sua transformação em energia cinética.
Logo, observa-se um grande potencial energético nesta região para aplicação do WEC
proposto, já que este tem a capacidade de captar ambas as formas de energia como será
melhor explicado adiante.
2.2.1.3 Offshore
Em profundidades maiores é onde se tem maior disponibilidade de energia potencial
das ondas, já que o leito marinho não é percebido. Os dispositivos podem ser flutuantes ou
submersos e isso representa grande dificuldade de instalação e operação, e por estarem
distantes da costa os conversores estão sujeitos a condições mais severas e por isso tem piores
condições de manutenção e transmissão, o que requer estruturas robustas e mais caras.
2.2.2 Interação com a Onda Incidente
Para esta classificação tomamos como base a forma como as dimensões principais dos
conversores irão interagir com as ondas incidentes. Os conversores podem ser classificados
em três tipos: atenuadores, terminadores e ponto absorvedor.
2.2.2.1 Atenuadores
São estruturas flutuantes, longas e com articulações flexíveis cujo seu maior
comprimento é alinhado paralelamente à direção da onda de forma a atenuar a energia das
ondas a partir do movimento relativo entre suas seções. O exemplo mais famoso deste tipo é o
“Pelamis” ilustrado na figura 2.3 e foi desenvolvido pela empresa Pelamis Wave Power.
�17
FIGURA 2.3 - PELAMIS Fonte: DREW et al. (2009)
2.2.2.2 Terminadores
Os terminadores possuem sua dimensão principal com orientação perpendicular a
direção das ondas, como se bloqueasse a passagem destas. Como exemplo de conversores
temos Wave Dragon na figura 2.4 abaixo, Oyster e o Salter’s Duck.
FIGURA 2.4 - WAVE DRAGON Fonte: <www.wavedragon.net>
�18
2.2.2.3 Ponto Absorvedores
Os conversores desse tipo tem dimensões pequenas em relação ao comprimento de
onda e geralmente possuem simetria em relação ao seu eixo vertical, sendo sua geometria
comparada à um ponto em meio ao oceano. O equipamento é capaz de extrair energia de
ondas incidentes em todas as direções. Sua estrutura pode ser flutuante com oscilação em um
ou mais graus de liberdade (conhecida como heave) ou submersa com oscilação por diferença
de pressão das ondas na superfície. A empresa Ocean Power Technology’s desenvolveu um
conversor ponto absorvedor chamado Powerbuoy (figura 2.5).
FIGURA 2.5 - POWERBUOY Fonte: DREW et al. (2009)
2.2.3 Princípio Básico de Funcionamento
Os três princípios básicos para essa classificação são: Oscillating Water Collumn
(OWC), Oscillating Bodies e Overtopping. A figura 2.6 apresenta um esquema dos diferentes
tipos de tecnologias já desenvolvidas a partir desses conceitos que em seguida serão
explicados de forma concisa.
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FIGURA 2.6 - TECNOLOGIAS DE ENERGIA DE ONDAS E SUAS APLICAÇÕES Fonte: SILVA (2014)
2.2.3.1 Coluna de Água Oscilante - Oscillating Water Column (OWC)
Conversores do tipo OWC ou coluna de água oscilante são dispositivos com câmaras
semi-submersas onde a variação do nível da água decorrente das ondas exercem pressão sobre
uma coluna de ar, cujo deslocamento aciona uma turbina em ambas as direções do
movimento. Wavegen’s Limpet, desenvolvida na Escócia, é um exemplo.
2.2.3.2 Corpos Oscilantes - Oscillating Bodies
Conversores de corpos oscilantes são estruturas flutuantes, que podem também ser
submersas. A captação da energia das ondas é dada por movimento vertical, horizontal,
rotacional ou por mais de um destes movimentos conjugados. A conversão destes movimentos
em energia é realizada através de circuito hidráulico ou geradores elétricos. Pelamis (Figura
2.4) e Powerbuoy (Figura 2.6) são exemplos de dispositivos baseados nesta tecnologia. �20
2.2.3.3 Overtopping
Os conversores Overtopping possuem em sua estrutura um reservatório acima do nível
do mar onde as ondas que incidem sobre a estrutura depositam certa quantidade de água. A
massa de água por ação da gravidade retorna ao mar passando por turbinas gerando energia
elétrica. Temos como exemplo o conversor Wave Dragon. (Figura 2.5)
2.3 ORIGEM DO MODELO DE CONVERSOR PROPOSTO
Pesquisadores do PPE da UFRJ coordenados pelo Eliab Ricarte Beserra,
desenvolveram um conceito inédito de conversão da energia das ondas oceânicas em
eletricidade em ambiente nearshore, principal característica de grande parte da costa
brasileira, com tecnologia totalmente nacional. O modelo foi desenhado para ser implantado
em regiões muito próximas da costa, antes da formação da zona de surf. Essa proximidade
facilita a instalação e transmissão de energia para a terra com consequências sobre o custo de
geração, quando comparada aos modelos de conversão ditos offshore mais distantes da costa
(Cadernos de Energia 2017).
Porém, nesses ambientes de baixas profundidades há o desafio das ondas do mar
passarem a ter comportamento diferenciado daquelas em águas profundas, iniciando o
transporte de massa, inexistente em ambiente offshore. Neste aspecto reside a originalidade
do dispositivo proposto, realizando o aproveitamento simultâneo das energias potencial e
cinética das ondas através da elaborada geometria para captação dessas duas formas de
energia existente nas ondas de gravidade.
Para o desenvolvimento do modelo pensou-se num corpo rígido flutuante em que a
maior parcela esteja submersa e em oscilação vertical, acompanhando o movimento das
ondas. O flutuador é guiado por uma estrutura que restringe e torna negligenciável os
movimentos em outras direções. Assume-se, portanto, que o movimento do conversor devido
à ação das ondas ocorre apenas em um único grau de liberdade, verticalmente, movimento
este conhecido na indústria naval como arfagem ou heave. A interação entre o objeto e as
ondas incidentes causa distúrbio no movimento natural das ondas com a passagem de energia
para o corpo oscilante e devido a isso forças atuarão no corpo flutuador.
�21
O conceito pode ser descrito como corpo evoluído de uma pirâmide acrescido
de quatro aletas, uma em cada aresta da pirâmide, conforme ilustra a figura 2.7.
FIGURA 2.7 - CONCEITO PROPOSTO DE CONVERSOR DE ENERGIA DE ONDAS Fonte: D’EGMONT (2017)
A pirâmide tem a função de atuar como boia e trabalha de forma invertida com a base
da pirâmide para cima e sua ponta virada para baixo. Como qualquer corpo flutuante ele
segue o movimento vertical de moção das ondas garantindo que parcela de energia potencial
da onda será absorvida pelo corpo. As aletas, por sua vez, tem o objetivo de aumentar a
captação da frente da onda incidente na largura do corpo, garantido assim que a parcela de
energia cinética da onda seja captada. As paredes inclinadas da pirâmide direcionam o
escoamento do fluido ao fundo do corpo flutuante, incrementando assim a parcela de energia
cinética.
Sobre a superfície da boia um eixo de movimento alternado, segundo ação das ondas,
garante mover o gerador instalado em uma casa de máquinas fixa no topo de uma jaqueta
treliçada. Opcionalmente, ao invés de um gerador elétrico, pode-se optar pela instalação de
uma bomba alternativa, onde o eixo central fixo atuaria como pistão de bomba para fornecer
água em alta pressão para dessalinização de água por osmose reversa.
�22
2.4 ESTRUTURA E EQUIPAMENTOS DO CONVERSOR DE ENERGIA DE ONDAS
Para melhor compreensão sobre o dispositivo que está em desenvolvimento desde o
ano de 2012 é necessário a identificação de seus componentes básicos. A partir dos trabalhos
de outros colaboradores e as propostas por eles feitas, o projeto já está ganhando forma. Neste
item, essas escolhas serão apresentadas de acordo com esses estudos, mesmo que porventura
elas sejam substituídas. Os tópicos abaixo relacionados compõem a base do conversor de
energia de ondas:
• Flutuador
• Sistema de transmissão de potência - PTO
• Sistema de deslizamento do corpo flutuante
• Estrutura de sustentação
• Base de transporte e fixação
2.4.1 Flutuador
O corpo flutuador em desenvolvimento é o grande motivador do projeto do qual este
trabalho faz parte. O ponto de partida foi a comprovação do conceito, o que permitiu maiores
esforços para a sua elaboração.
Para a comprovação de que o flutuador é um bom captador de energia de ondas foi
realizada modelagem física com base em dados reais para um modelo reduzido na escala de
1:40 e os testes experimentais foram conduzidos no canal de ondas do Instituto Nacional de
Pesquisa Hidroviária (INPH), onde foi possível recriar, em escala, o ambiente e as condições
sob as quais o dispositivo estaria exposto. O aspecto considerado mais importante foi o
deslocamento do flutuador em função da onda incidente sobre o aparato para as diferentes
condições de operação. Com a resposta satisfatória dos testes, a otimização do flutuador foi o
passo seguinte. KAHN (2017) e ISHIKAWA (2017) realizaram estudos hidrodinâmicos com o
auxílio de softwares a fim de maximizar o rendimento do conversor.
O primeiro se utilizou do software Rhinoceros, para modelagem das diferentes
geometrias, da Teoria Potencial Linear e de um segundo software Ansys Aqwa para obtenção
dos parâmetros hidrodinâmicos do flutuador e sua resposta às cargas ambientais do sítio.
�23
KAHN (2017) executou procedimentos, análises e comparações para modelos sem e com
chanfro, com massa adicional ao flutuador, além da identificação dos limites geométricos. Os
parâmetros analisados por ele são: o comprimento característico, sendo o lado da base
superior quadrada do flutuador, o ângulo da parte lateral do flutuador e o comprimento do
chanfro, como uma porcentagem do comprimento característico. Os parâmetros estão
ilustrados na figuras 2.8 e 2.9 abaixo. A conclusão que se chegou foi a escolha por um modelo
com comprimento característico de 15 metros, ângulo de 60º e sem chanfros, aliando aspectos
hidrodinâmicos e operacionais do dispositivo.
FIGURA 2.8 - MODELO SEM CHANFRO Fonte: KAHN (2017)
FIGURA 2.9 - MODELO COM CHANFRO Fonte: KAHN (2017)
Já o segundo, ISHIKAWA (2017), se propôs a estudar quatro novas geometrias para a
base do modelo de flutuador piramidal: triangular, quadrangular, pentagonal e hexagonal. Ele
dividiu o estudo em duas etapas, a Etapa 1 denominada variação da base da pirâmide e Etapa
2 variação das dimensões. Para tal, foram utilizados os programas Rhinoceros para
modelagem das geometrias e o WAMIT para a simulação dos movimentos. Foram avaliadas
quatro influências para a primeira etapa que são a direção da onda incidente, profundidade da
água para instalação do equipamento, adição de abas e adição de chanfros. Para a segunda
etapa, considerando a base poligonal de melhor desempenho eleita na etapa anterior, foram
feitas três avaliações, a primeira com calado variando e o diâmetro fixo, em seguida o calado �24
fixo e o diâmetro variando e a última para o estado de mar real com ondas irregulares. A
figura 2.10 foi utilizada na Etapa 1 para verificar a influência da inclusão de abas nas
diferentes geometrias. Com base nas curvas de potência média extraída e de fator de captura
constatou-se que o modelo de flutuador piramidal de base hexagonal sem abas e sem
chanfros, com calado de 16 metros e diâmetro de 12 metros apresentou o melhor desempenho,
sendo este o recomendado para otimizar a absorção de energia das ondas.
FIGURA 2.10 - VISTAS LATERAIS (A), SUPERIORES (B) E PERSPECTIVAS (C) DOS QUATRO MODELOS PIRAMIDAIS COM ABAS Fonte: ISHIKAWA (2017)
Deve-se destacar que os estudos de KAHN (2017) e ISHIKAWA (2017) são de grande
valor para o projeto, que apesar de não encerrarem as discussões sobre o melhor modelo, já
refinaram o processo de forma a facilitar trabalhos futuros.
�25
2.4.2 Sistema de Transmissão de Potência - PTO
A conversão de potência na forma de energia elétrica é realizada pelo power-take-off
ou PTO, que é o sistema gerador de potência. Apesar de ainda não haver um consenso da
melhor solução para o PTO, TURCI (2018) em seu projeto de graduação se prontificou a
dimensionar um dispositivo mecânico composto por: pinhão-cremalheira, acoplamento
unidirecional, caixa de engrenagens, volante de inércia e gerador elétrico associado a um
controlador de potência.
O projeto levou em consideração a operação do conversor sob condições extremas
(tempestades e mar revolto), grandes esforços atuantes, como o vento e a oscilação das ondas,
perdas pela movimentação do eixo e por eficiência, e fatores de segurança. A figura 2.11
ilustra o funcionamento do sistema proposto, no qual as ondas incidentes movimentam a
cremalheira na direção vertical, promovendo a rotação do pinhão que está conectado à caixa
multiplicadora de velocidade para transmitir o torque necessário ao acionamento do gerador,
completando a conversão em energia elétrica.
FIGURA 2.11 - SISTEMA DE TRANSMISSÃO DE POTÊNCIA (PTO) Fonte: TURCI (2018)
�26
2.4.3 Sistema de Deslizamento do Corpo Flutuante
O contato entre o flutuador e a estrutura de sustentação do conversor será feita através
de um sistema de roletes, ilustrado na figura 2.12, que permitirá o deslizamento vertical com
menor atrito possível. Para o dimensionamento da estrutura, TORRES (2018) avaliou as
deformações decorrentes dos efeitos de flexão, compressão, cisalhamento, assim como a vida
em fadiga para a carga crítica, ou seja, para um carregamento de onda extrema. Os modelos
foram construídos com o auxílio do software SolidWorks e a aplicação do método de
elementos finitos com o software Ansys.
FIGURA 2.12 - SISTEMA DE ROLETES Fonte: TORRES (2018)
Para cada contato entre o flutuador e a jaqueta treliçada, a estrutura projetada tem uma
parte superior e outra inferior, mostradas na Figura 2.13, compostas por 2 tubos encurvados
lado a lado e com chapas de reforço. Os roletes tem seu posicionamento em paralelo com os
tubos da estrutura e um ângulo de abertura de 65 graus, de modo a manter a distância entre o
flutuador e a torre. Como recomendação, os tubos utilizados podem ser reaproveitados de
dutos de perfuração, devido as ótimas propriedades do seu material, o aço AISI 4145H.
�27
FIGURA 2.13 - PARTES SUPERIOR E INFERIOR DA ESTRUTURA Fonte: TORRES (2018)
Para as chapas de reforço foi considerado o mesmo aço a fim de padronizar a
estrutura. Para os roletes, a melhor opção de material é o polietileno e alto peso molecular,
bastante conhecido e utilizado pela indústria naval, com excelentes propriedades. O rolete é
adquirido através de fornecedores. Um modelo pode ser visto na Figura 2.14, este possui um
eixo, um tubo, dois rolamentos e dois selos mecânicos para proteção dos rolamentos. O
conector entre a estrutura e o eixo do rolete foi projeto especificamente para esta aplicação,
ilustrado na figura 2.15, e o seu material também é o aço AISI 4145H.
FIGURA 2.14 - MODELO DE ROLETE Fonte: TORRES (2018)
FIGURA 2.15 - MODELO DO CONECTOR Fonte: TORRES (2018)
�28
2.4.4 Estrutura de Sustentação
O corpo flutuante se movimentará verticalmente no interior de uma torre similar a uma
jaqueta, que é uma estrutura tubular cujas pernas servem de gabarito para a cravação das
estacas e de contraventamento lateral das mesmas.
Em seu projeto, GOMES (2017) dimensionou a estrutura de suporte do conversor com
todas as análises e resultados de acordo com as normas API RP 2A-WSD e DNV 30.5. Desse
maneira, o dimensionamento da estrutura foi feito de forma semelhante à uma plataforma
offshore, projetada para resistir à todas as solicitações e diferentes condições de contorno, ou
seja, carregamentos dinâmicos, induzidos pelo conversor, e hidrodinâmicos, induzidos pela
ação da onda e da correnteza.
O conversor do tipo point absorber, será instalado na região nearshore, considerada
águas rasas e com profundidades de até 40 metros, onde a ancoragem normalmente é feita
através de uma base inercial ou heave plate, fixando o dispositivo ao leito marinho. A
estrutura tem como função sustentar o flutuador e todos os equipamentos necessários para
conversão de energia das ondas, portanto, além das ações das ondas e do vento, ela deve
resistir também ao próprio peso.
A estrutura é classificada como pórtico espacial. É o tipo mais geral de estrutura
reticulada, visto que não há restrições nas posições dos nós. Os membros individuais de um
pórtico espacial podem suportar forças axiais internas, binários torsores e binários fletores em
ambas as direções principais da seção transversal.
As dimensões do pórtico foram definidas de acordo com a profundidade de operação,
dimensões do flutuador e a altura reservada para a praça de máquinas. A estrutura, pensada
para ser instalada em uma profundidade de 12 metros, possui base quadrada, terá 18 metros de
altura e largura de 8 metros. A praça de máquinas (convés) terá 2 metros de altura, a fim de
abrigar todos os equipamentos que retirarão a energia do absorvedor, e o vão central, por onde
o Flutuador irá oscilar, terá 8 metros, pois é uma altura ideal para enfrentar a variação de maré
e de onda. Conforme supracitado, somente no vão central não terá contraventamentos, para
que a maior frente e energia das ondas seja absorvida sem reflexão. A figura 2.16 abaixo,
mostra os detalhes.
�29
(A) (B) FIGURA 2.16 - (A) VISTA ISOMÉTRICA DA ESTRUTURA; (B) VISTA FRONTAL DA ESTRUTURA
Fonte: GOMES (2017)
Após os cálculos efetuados por GOMES (2017), decidiu-se pela utilização de uma
estrutura tubular treliçada. As pernas verticais principais de 10 polegadas e os trampos e
contraventamentos de 6 polegadas garantem um Fator de Segurança de Flambagem de 8,3,
Fator de Segurança das treliças de 3,04 e uma flecha máxima de 5,35 mm na deflexão da
tubulação do vão central.
2.4.5 Base de Transporte e Fixação
Após os cálculos e as definições dos elementos básicos necessários para a conversão
de energia das ondas, é de grande importância projetar uma base para a fixação do dispositivo
no leito marinho e que esta também facilite, não somente o transporte mas a instalação e
manutenção, simplificando a logística envolvida e minimizando as perturbações no ambiente
marinho.
Para o transporte seguro do conjunto e uma instalação precisa do equipamento, SILVA
(2017) realizou estudos de equilíbrio e estabilidade, satisfazendo o princípio de Arquimedes
para otimizar o dimensionamento da estrutura, garantindo a flutuação do sistema com o �30
menor peso. Além disso, fez diversas simulações computacionais para o transporte e
instalação do dispositivo. A figura 2.17 abaixo mostra o modelo de base proposto e suas
principais dimensões.
FIGURA 2.17 - (A) MODELO PROPOSTO; (B) DIMENSÕES DO FLUTUADOR E DA TORRE TRELIÇADA; (C) DIMENSÕES DA BASE E (D) DAS PLACAS DA BASE.
Fonte: Adaptado de SILVA (2017)
A estrutura final completa proposta por SILVA (2017), que possui mais de 84
toneladas em aço, é mostrada na figura 2.18 abaixo. Ela tem a grande vantagem de poder ser
construída e montada em terra firme ou estaleiro e posteriormente rebocada até o local de
instalação. Um processo de inundação dos dutos que compõem os flutuadores auxiliares
�31
permite que a estrutura afunde até que ela ocupe o lugar exato onde ela estará fixa ao leito
marinho. De forma inversa, ela garante um rápido descomissionamento completo da estrutura
ao se injetar ar nos mesmos dutos da base, causando sua emersão.
FIGURA 2.18 - ESTRUTURA FINAL COMPLETA DA BASE Fonte: SILVA (2017)
Em continuidade ao trabalho sobre a base de transporte e fixação, uma avaliação da
dinâmica da estrutura durante o processo de transporte e instalação do dispositivo foi feita por
PIRES (2018) em seu projeto. Além disso, ele elaborou uma curva de resistência ao avanço,
visando estudos futuros para um sistema de autopropulsão, e avaliou a viabilidade da
ancoragem por gravidade.
Para obtenção das forças ambientais de 3 sítios (Pecém, Imbituba e Açú), foram
utilizados 2 métodos, um analítico e outro computacional. Para esse estudo houve a
necessidade de se fazer algumas adaptações, substituindo componentes retangulares por
cilíndricos e outras considerações, resultando num peso final da estrutura de
aproximadamente 140 toneladas. O estudo apontou uma satisfação pelo modelo adotado na
maioria dos cenários avaliados, mostrando sua viabilidade de uma maneira geral, necessitando
de pequenos redimensionamentos a depender da localidade.
�32
2.5 DEFINIÇÕES E CONCEITOS DA MANUTENÇÃO MECÂNICA
2.5.1 Introdução
Com a primeira revolução industrial em meados do século 18, a sociedade e a
economia se transformaram significativamente. A perspectiva de processos de fabricação e
produtividade mudaram completamente com o desenvolvimento de novas tecnologias.
Durante muito tempo a manutenção não recebeu a devida atenção. Entretanto, principalmente
nos últimos 70 anos, notou-se sua importância para melhorar a eficiência de uma unidade
produtiva focando na diminuição do custo de operação com a maior produtividade possível do
equipamento.
A manutenção não deve apenas corrigir problemas mas preveni-los, buscando sempre
por melhorias nos processos, aumentando o aproveitamento de todos os instrumentos
envolvidos, tendo como objetivo reduzir ao máximo os defeitos. Para isso foram
desenvolvidas diversas tecnologias e técnicas que envolvem a Organização e Administração
da Manutenção e a Tecnologia da Manutenção. Porém, a preocupação com a manutenção
exige também um conhecimento específico de acordo com cada ramo industrial, requerindo
assim uma abordagem interdisciplinar dos profissionais mantenedores.
ALVAREZ (1988) defende que a manutenção planejada deve ser reconhecida como
um investimento, pois esta melhora os lucros das empresas, podendo eliminar as
possibilidades de fracasso, obtendo-se resultados significativos em curto prazo e com baixo
custo de aplicação.
2.5.2 Tipos de Manutenção
Existem algumas divergências entre os autores quanto aos tipos de manutenção.
Entretanto, observa-se um consenso principalmente em relação à três tipos e que são de
grande relevância para o presente trabalho, são eles: Manutenção à Demanda (ou Corretiva),
Manutenção Preventiva e Manutenção Preditiva.
�33
2.5.2.1 Manutenção à Demanda
Também chamada de Manutenção Corretiva, é o caso mais trivial onde se conserta
apenas após a quebra. Neste tipo não há qualquer preocupação prévia ou planejamento.
ALVAREZ (1988) define como “assistência técnica dada ao equipamento depois de ocorrida a
‘falha concreta’ que impossibilita a continuidade funcional do sistema e obriga a parada de
forma imprevista.
Existem algumas poucas vantagens em casos bem restritos onde se justifica a
utilização por esta única técnica. Contudo, ela é economicamente indesejável e ao mesmo
tempo é impossível de ser eliminada. Por isso, esta técnica estará sempre presente em
qualquer planejamento.
2.5.2.2 Manutenção Preventiva
A técnica de Manutenção Preventiva consiste em intervenções em intervalos
predeterminados a partir dos dados estatísticos e/ou dos fabricantes, para a realização de
atividades com o objetivo de evitar ou reduzir a probabilidade de falhas concretas. Os
procedimentos mais comuns são a lubrificação, inspeção, calibração e aferição de
instrumentos, substituição de peças e outros componentes, além das recomendações dos
fabricantes e até mesmo o preenchimento de histórico.
Este tipo apresenta boas vantagens em relação à Manutenção Corretiva. A menor
probabilidade de falha proporciona maior tranquilidade em termos de operação, o controle de
estoque é mais eficiente, há uma grande redução nas paradas inesperadas e as intervenções
previstas podem ser programadas em momentos mais oportunos de modo a afetar
minimamente a produção.
2.5.2.3 Manutenção Preditiva
Trata-se de uma técnica com base no estado real do equipamento, obtido pela análise
de dados coletados por monitoramentos e/ou inspeções, que avaliam as condições de
�34
funcionamento como desgaste e desempenho, e a partir dessas informações permite predizer a
vida útil dos componentes.
É possível antecipar problemas e evitar maiores gastos com manutenções corretivas
através do monitoramento de parâmetros como pressão, temperatura, vibrações, análises
químicas, rugosidade, índice de desgaste, potência, vazão, velocidade, consumo, etc.
A manutenção preditiva é a mais custosa e necessita de profissionais qualificados mas
ela possibilita que as ações sejam realizadas no momento ideal, prevenindo atividades
desnecessárias como trocas e descartes, gerando menos desperdício. Portanto, é ideal para
equipamentos caros e sofisticados cuja a manutenção à demanda provoca grandes gastos.
2.5.3 Manutenção Centrada na Confiabilidade - MCC
No contexto da manutenção, a confiabilidade nos diz a capacidade de um equipamento
desempenhar suas funções de forma plena para as quais foi projetado, sem falhas ou defeitos,
sob condições e tempo predeterminados. A MCC visa estabelecer a melhor estratégia de
manutenção à ser aplicada para um sistema ou equipamento, agregando as principais
vantagens de cada uma das diferentes técnicas e ferramentas para criar um procedimento que
garanta confiabilidade e segurança com o menor custo possível.
Na estruturação da MCC é importante seguir algumas etapas, são elas: definição e
descrição do sistema e suas fronteiras; identificação das funções e das falhas funcionais;
análise dos modos de falhas (FMEA); e diagrama de decisão para seleção de tarefas. Além
disso, para a implementação deste conceito é importante responder as seguintes questões:
1. Quais são as funções e padrões de desempenho esperados do sistema/equipamento no
seu contexto atual de operação?
2. De que modo podem falhar ao realizar suas funções?
3. O que pode causar a falha funcional?
4. O que acontece quando cada falha ocorre?
5. Quais consequências podem surgir a partir de cada ocorrência?
6. O que pode ser feito para prevenir ou detectar a ocorrência da falha?
7. O que deve ser feito quando não for encontrada uma tarefa de manutenção aplicável?
�35
A utilização da MCC tem grande flexibilidade e pode apresentar formatos totalmente
diferentes para cada tipo de equipamento ou sistema. A tabela 2.1 abaixo apresenta uma
metodologia de implementação da MCC proposta por LAFRAIA (2001) e ela pode ser
modificada a depender da necessidade do cliente, levando em consideração seus objetivos e
seu modo de operação. TABELA 2.1 - METODOLOGIA DE IMPLEMENTAÇÃO DA MCC
Fonte: Adaptado de LAFRAIA (2001)
2.5.4 Índices e Conceitos da Manutenção
Alguns índices e conceitos relevantes para este trabalho e que são amplamente
utilizados na manutenção serão apresentados a seguir.
2.5.4.1 FMEA - Análise do Modo e Efeitos de Falhas
FMEA é sigla para Failure Modes and Effect Analysis, traduzida pela norma brasileira
NBR 5462:1994 como Análise dos Modos de Pane e seus Efeitos e descrita por ela como:
“Método qualitativo de análise de confiabilidade que envolve o estudo dos modos de panes
que podem existir para cada subitem, e a determinação dos efeitos de cada modo de pane
sobre os outros subitens e sobre a função requerida do item.”
Requisitos Operacionais
Análise Funcional Elaborar FMEA Diagrama de
decisões Programa de Manutenção
Montar equipe de análise
Identificar funções
Definir os modos de falha
Aplicar diagrama de decisões
Comparar com atividades existentes
Identificar dados Definir funções Definir as causas das falhas
Identificar tarefas de manutenção
preditivaDetalhar
instruções
Coletar dados Definir falhas funcionais
Definir efeitos das falhas
Selecionar tarefas efetivas Revisar planos
Descrever sistema
Classificar consequência
Estabelecer intervalos
Conduzir auditorias
Identificar elementos
Identificar sistemas críticos
Identificar mudanças de
projeto
Conduzir mudanças de
projeto
Definir fronteiras e interfaces
�36
Segundo VIANA (2002), FMEA é um método que consiste na análise de falhas em
processos e produtos, que buscam prevenir efeitos indesejados e possibilitar a tomada de
decisão de forma antecipada, identificando e priorizando ações que impeçam a existência
efetiva destes efeitos. Portanto, a FMEA tem caráter vital quando se fala no quesito
confiabilidade e deve ter o seu devido destaque como ferramenta de suporte à MCC.
Esta técnica de análise tem como objetivo detalhar os componentes de um sistema, os
possíveis modos pelos quais estes podem vir a falhar, e avaliar os efeitos decorrentes que
afetam outros componentes. Além disso, é um procedimento competente para documentar
todas as questões referentes as falhas de um sistema, tendo grande valor para trabalhos futuros
da manutenção.
Esta técnica tem caráter qualitativo, no entanto existe uma variação denominada
Análise de Modos, Efeitos e Criticidade de Falhas, ou sua abreviação do inglês FMECA, que
inclui em sua avaliação, a probabilidade de ocorrência bem como o grau de criticidade das
falhas. A utilização destas técnicas em conjunto converge para um cenário de confiabilidade
do sistema, segurança na instalação, continuidade operacional do sistema, segurança dos
operadores, da população da região e dos equipamentos no entorno, ou seja, é obtida a
segurança funcional, operacional e ambiental.
A estruturação da MCC, tendo em vista os parâmetros da FMEA ainda em fase de
projeto, é muito conveniente. A partir de toda informação coletada ainda nesta fase é possível
mitigar os riscos de falhas, elaborar testes e rotinas operacionais e sugerir melhorias no
projeto para se obter um planejamento da manutenção mais assertivo.
Um modelo genérico de planilha para registro das informações pela Análise de Modos
e Efeitos de Falhas é mostrada na Figura 2.19 abaixo.
FIGURA 2.19 - EXEMPLO DE PLANILHA PARA REGISTRO DE FMEA Fonte: Acervo pessoal
�37
ANÁLISE DE MODO E EFEITO DE FALHAS
Sistema: Responsável: Data: Nº FMEA:
Subsistema: Equipe:
Item Função Modo de Falha Causas possíveis
Efeitos da Falha S O D R Ação
Recomendada
2.5.4.2 Índice de Risco - RPN
Esse parâmetro é importante uma vez que queremos hierarquizar as falhas segundo o
nível de criticidade de cada uma delas e ele irá compor a planilha de registro de FMEA. Para
esta classificação atribuiremos valores para quantificar a severidade, ocorrência,
detectabilidade e por fim o risco. Definimos o risco (RPN) sendo:
Risco (RPN) = Severidade (S) x Ocorrência (O) x Detectabilidade (D)
Os valores atribuídos aos itens destes índices são estabelecidos pela equipe da
manutenção a partir da importância e da necessidade de cada sistema. Podemos seguir um
formato genérico e que pode ser posteriormente adaptado pela equipe. As tabelas 2.2, 2.3 e
2.4 abaixo, classificam as falhas respectivamente pelo nível de severidade, ocorrência e
detectabilidade. TABELA 2.2 - NÍVEL DE SEVERIDADE
Fonte: Acervo pessoal
TABELA 2.3 - NÍVEL DE OCORRÊNCIA
Fonte: Acervo pessoal
SEVERIDADE VALORTRÁGICO 9 - 10
CRÍTICO 7 - 8
SIGNIFICATIVO 5 - 6
MÍNIMO 3 - 4
DESPREZÍVEL 1 - 2
OCORRÊNCIA VALOR
MUITO ALTA 10
ALTA 8 - 9
MODERADA 6 - 7
PEQUENA 4 - 5
REMOTA 2 - 3
MUITO REMOTA 1
�38
TABELA 2.4 - NÍVEL DE DETECTABILIDADE
Fonte: Acervo pessoal
Observa-se que o maior valor do índice de risco que pode ser obtido é 1000, e com
isso a manutenção deve decidir por um valor limite para determinar se um modo de falha deve
ser levado para o diagrama de decisão. Para exemplificar, poderíamos estipular que um modo
de falha deve passar pelo diagrama de decisão se o valor limite de 150 for ultrapassado ou se
algum dos itens tiver valor maior ou igual a 8.
2.5.4.3 Diagrama de Decisão
Com todas as informações pertinentes aos modos e efeitos das falhas, o Diagrama de
Decisão define as ações aplicáveis à cada uma delas. VIANA (2002) estipula as seguintes
ações passíveis de serem aplicadas:
• MPT - Manutenção preventiva baseada no tempo ou utilização do componente;
• MPC - Manutenção preventiva baseada na condição, com o monitoramento
preditivo do componente;
• MC - Manutenção corretiva, intervir apenas depois da quebra;
• RP - Redefinição de projeto.
DETECTABILIDADE VALOR
IMPOSSÍVEL 9 - 10
MUITO DIFÍCIL 7 - 8
DIFÍCIL 5 - 6
RAZOÁVEL 3 - 4
FÁCIL 1 - 2
�39
VIANA (2002) também destaca que é importante revisar as indicações de MC de
forma a evitar julgamento equivocado. Deve-se prestar atenção à critérios como custo da MC,
recomendações dos fabricantes, normas de órgãos reguladores ligados ao Estado, cláusulas de
contratos de seguros, e até mesmo à cultura interna de uma empresa que seja resistente a
mudanças. A figura 2.22 a seguir ilustra o Diagrama de Decisão.
FIGURA 2.20 - DIAGRAMA DE DECISÃO Fonte: Adaptado de VIANA (2002)
2.5.4.4 MTBF - Tempo Médio Entre Falhas
O tempo médio entre falhas é definido como o tempo disponível do equipamento para
operação (usualmente em horas) divido pelo número de intervenções devido à falha. Este é
um indicador interessante que demonstra o comportamento das máquinas diante das ações de
manutenção, ou seja, se o seu valor estiver aumentando com o tempo, então o plano de
manutenção está sendo eficaz. �40
2.5.4.5 MTTR - Tempo Médio de Reparo
O tempo médio de reparo é dado pela divisão do tempo de indisponibilidade para
operação decorrente de falha e o número de intervenções à demanda no período. Um baixo
valor deste indicador ressalta o baixo impacto na produção e , sendo assim, um alto valor seria
um alerta para a manutenção.
2.5.4.6 Custos da Manutenção
Os custos gerados pela manutenção afetam indiretamente os custos de produção.
Entretanto, um bom planejamento da manutenção impacta positivamente na produtividade e
consequentemente no lucro. Logo, os gestores devem enxergar tais custos como investimento,
pois se forem bem aplicados, terão retorno financeiro.
Seguindo a análise feita por ALVAREZ (1988), os custos da manutenção são
determinados pelas equações a seguir:
Custo total da manutenção:
CTM = CMD + CMP
onde:
CTM: Custo total da manutenção
CMD: Custo da manutenção à demanda
CMP: Custo da manutenção planejada
Custo de Manutenção à Demanda:
CMD = IMD/n + CFMD + CVMD + CHI + CPR
�41
onde:
IMD: Investimentos para a estrutura do setor destinados à manutenção a demanda, tais como
local, equipamentos, ferramentas, etc.
n: período de amortização do investimento descrito acima.
CFMD: Custos fixos da manutenção à demanda, como custo de pessoal.
CVMD: Custos variáveis de manutenção à demanda, como hora extra, energia, bonificação,
dentre outros.
CHI: Custos de hora improdutiva decorrente exclusivamente da manutenção à demanda.
CPR: Custos de peças e materiais de reposição para a manutenção à demanda.
Custo de Manutenção Planejada:
CMP = IMP/n + CFMP + CVMP + CHI + CPR
onde:
IMP: Investimentos para a estrutura do setor destinados à manutenção planejada, tais como
local, equipamentos, ferramentas, etc.
n: período de amortização do investimento descrito acima.
CFMP: Custos fixos da manutenção planejada, como custo de pessoal.
CVMP: Custos variáveis de manutenção planejada, como hora extra, energia, bonificação,
dentre outros.
CHI: Custos de hora improdutiva decorrente exclusivamente da manutenção planejada.
CPR: Custos de peças e materiais de reposição para a manutenção planejada.
�42
2.6 MONITORAMENTO
O monitoramento de máquinas e equipamentos é a principal atividade desempenhada
na manutenção preditiva. A avaliação da condição real em que estes se encontram é dada pela
medição e acompanhamento dos parâmetros relevantes. SPAMER (2007) cita em seu
trabalho, três tipos de monitoração: subjetiva, objetiva e contínua.
A monitoração subjetiva é a inspeção realizada pelo pessoal da manutenção utilizando
os sentidos humanos (audição, visão, tato e olfato) para auxiliar na percepção quanto ao
estado do equipamento. Por exemplo, quando o operador ou um mecânico percebe uma
alteração do barulho de uma bomba em funcionamento. Logo, tais procedimentos serão mais
confiáveis de acordo com a maior experiência dos profissionais envolvidos.
A monitoração objetiva é realizada por instrumentos próprios para medição dos
parâmetros em observação e não dependem do operador do instrumento, desde que se
mantenham as mesmas condições em todos os procedimentos. É essencial que a equipe seja
qualificada para operar os instrumentos e interpretar os dados coletados, bem como os
instrumentos estejam aferidos e calibrados.
A monitoração contínua é também objetiva, porém tem como motivação situações
com desenvolvimento rápido de defeitos e equipamentos de grande responsabilidade. Para
que essa atividade tenha eficácia é necessário a presença de dispositivos que alarmem e
desliguem o equipamento ao identificar que valores limites tenham sido ultrapassados.
O avanço tecnológico proporcionou o monitoramento remoto de máquinas e
equipamentos em locais distantes e/ou de difícil acesso, gerando ganhos indiscutíveis no
âmbito da manutenção e inclusive da segurança. SPAMER (2007) destaca outros pontos da
monitoração contínua:
• Independe de pessoal.
• Envio de dados em tempo real (on-line) para unidades lógicas de processamento ou
computadores com programas especialistas.
• Customização para os diferentes tipos de máquinas, como redundância e saídas para
acoplamento de instrumentos e processadores para análises mais elaboradas.
• Atende as necessidades específicas de máquinas rotativas, no acompanhamento de
variáveis que requisitam acompanhamento permanente.
�43
• Alguns dados só podem ser levantados em situação de parada ou partida das
máquinas, devido à situações peculiares que inviabilizam o levantamento manual de
dados.
• A presença de sistemas de monitoração são relevantes para economia em relação a
prêmios de seguros e tempo de parada.
A monitoração ocorre da seguinte maneira: os sensores, que podem ser de contato ou
não, são instalados em posições estratégicas pré-determinadas, fazem as medições e são
conectados à transdutores que decodificam o sinal para traduzir em valores que irão aparecer
nos painéis de leitura. Esses sinais, que representam as condições mecânica, elétrica ou de
processo são transmitidos pelos sensores e levados até os transmissores, que são responsáveis
por cálculos complexos, detecção de alarme e verificação de erros. Com isso, entradas de
pressão, temperatura, rotação, tensão, corrente elétrica e fase ao serem processadas fornecem
a potência, carga e eficiência volumétrica, comparam os resultados com os dados previamente
informados, verificam os níveis de alarme e comunicam as condições para as unidades de
controle. Essas unidades podem ser instaladas na própria planta ou em locais distantes, como
na sede de empresas longe das unidades operacionais, realizando desta maneira uma
monitoração remota.
�44
3 METODOLOGIA
3.1 CONSIDERAÇÕES SOBRE A MANUTENÇÃO DO CONVERSOR DE ENERGIA DE ONDAS
O dispositivo em questão, um conversor de energia de ondas do tipo ponto absorvedor
projetado para atender o litoral característico do Brasil, possui aspectos inovadores e que
estão ainda em estágio de desenvolvimento. Com isso, é importante ressaltar que o presente
estudo irá abordar assuntos da manutenção mecânica do referido WEC de maneira mais
abrangente, observando que as técnicas escolhidas poderão ser aplicadas à qualquer tipo de
componente selecionado para fazer parte do mecanismo, tendo em vista que mesmo os que já
foram definidos, podem ainda ser modificados ao longo do projeto.
Os aspectos envolvidos no planejamento da manutenção mecânica são diversificados e
complexos. Para se determinar a melhor estratégia, quando se trata de algo que ainda está
sendo criado, é preciso um estudo ainda mais elaborado. O cuidado minucioso com esta
atividade pode ser o grande diferencial para a viabilidade do projeto.
ALVAREZ (1988) exalta o conceito de “Terotecnologia”, termo criado pelos ingleses
referente a todas as medidas envolvidas na manutenção, e diz que a eficiência obtida por uma
unidade produtiva é consequência desses cuidados que se iniciam desde o projeto do
equipamento, obtendo-se assim, menor custo operativo e maior produtividade do
equipamento. A terotecnologia compreende o controle no projeto e fabricação, instalação
adequada, precauções com a partida inicial em condições apropriadas que possibilitem um
perfeito amaciamento, uma operação normal durante toda a vida útil do equipamento, uma
eficiente assistência técnica de manutenção que proporcione a melhor conservação possível
do equipamento e também a sua liberação no exato momento do final da vida econômica,
destinando-se à sucata ou mesmo a tarefas secundárias.
Os WECs, assim como em outros tipos de tecnologias, por exemplo os aerogeradores,
operam em locais distantes e/ou de difícil acesso e de forma autônoma, ou seja, sem a
necessidade de um operador. Devido a este fato, é extremante importante que as intervenções
de manutenção sejam realizadas em grandes intervalos. Uma parada programada para cada 5
anos é vista de forma positiva. Contudo, é normal que equipamentos em fase de adaptação
exijam intervalos menores.
�45
Todo equipamento possui uma vida útil, bem como os seus componentes. Porém, a
vida útil dos componentes na maioria das vezes não é a mesma do equipamento. Em outras
palavras, muitas peças devem ser substituídas durante a vida útil do equipamento. Entretanto,
a quebra ou perda da função de um determinado componente não se dá somente pelo final de
sua vida. Uma quebra antecipada pode ser causada por erros de projeto, operação indevida,
material de qualidade inferior, erros na montagem, má conservação e até mesmo por uma
manutenção ineficiente. A manutenção planejada tem como objetivo minimizar a ocorrência
dessas situações. Já a MCC, trabalha para o aumento da disponibilidade do equipamento,
tendo como a primeira grande etapa para sua implementação, a elaboração da FMEA.
3.2 METODOLOGIA
Este trabalho é o ponto de partida para o planejamento da manutenção mecânica do
dispositivo conversor de energia de ondas e tem como foco propor algumas ferramentas úteis
e abordar aspectos importantes e portanto, servirá como material de consulta para trabalhos
futuros sobre a manutenção ou outros assuntos correlacionados. O desenvolvimento do
trabalho se dará da seguinte forma:
• Determinação dos sistemas críticos do WEC a partir da comparação com outras
tecnologias em fase de operação.
• Identificação dos possíveis defeitos e falhas do dispositivo.
• Elaboração da FMEA para os sistemas críticos.
• Discussão das etapas pós preenchimento das planilhas FMEA: manutenção preditiva
(métodos para detecção de falhas com destaque para análise de vibrações); e
manutenção preventiva.
• Abordagem sobre custo, acessibilidade e outros aspectos da manutenção.
�46
4 PRINCIPAIS FALHAS E DEFEITOS DO CONVERSOR DE ENERGIA DE ONDAS
4.1 INTRODUÇÂO
A produção de energia realizada pelos dispositivos conversores depende de fatores que
influenciam no seu funcionamento como: as perdas que prejudicam o desempenho,
disponibilidade do recurso energético (variações da velocidade de vento, da altura de onda,
presença de nuvens, etc.) e a indisponibilidade do dispositivo devido às falhas que causam a
sua parada.
O primeiro grande desafio da manutenção para o protótipo em desenvolvimento é
identificar os equipamentos críticos e as falhas que podem ocorrer durante o seu
funcionamento para que posteriormente seja possível executar a análise dos modos de falhas e
seus efeitos (FMEA) e criar estratégias para evitá-las ou mesmo solucioná-las, sendo esta
tarefa o objetivo deste capítulo.
COE et al. (2017) realizou um estudo sobre a confiabilidade, sobrevivência e práticas
no design de WECs, mostrando as principais etapas para determinação das cargas
características em um conversor de energia de ondas. Ele destaca que além de estimativas de
cronogramas de manutenção e custo nivelado de energia (LCOE), um processo de FMEA é
crítico dentro do fluxo de trabalho de projeto, influenciando diretamente na tarefa de
desenvolver um modelo experimental ou numérico.
OKORO et al. (2017) confronta a utilização da FMEA. Apesar de ser a técnica mais
praticada dentre os diferentes autores, ele argumenta que o método de análise de risco RPN
gera resultados subjetivos e inconsistentes, e levanta questionamentos como por exemplo, as
diferentes combinações de severidade, ocorrência e detectabilidade que podem gerar o mesmo
valor final de RPN. Com isso, ele propõe um nova abordagem de avaliação multicritério de
risco para uma classificação dos riscos dos componentes de um WEC.
Contudo, por ser uma ferramenta simplificada, amplamente utilizada e ter a vantagem
em agregar características quantitativas e qualitativas, este estudo terá como base a aplicação
da FMEA na análise dos modos de falhas.
�47
4.2 EQUIPAMENTOS CRÍTICOS, FALHAS E DEFEITOS
Como o WEC proposto pelo PPE é inédito, ainda não existe um histórico de falhas dos
seus equipamentos e por tanto, deve-se buscar em mecanismos já existentes e em condições
de operação semelhantes, os componentes mais críticos (que apresentam maiores índices de
indisponibilidade e/ou gravidade) e os principais defeitos e falhas responsáveis por essa
criticidade.
Para definir os componentes, defeitos e falhas supracitados que podem ocorrer no
conversor de energia de ondas, objeto deste estudo, recorreu-se à literatura referente à
dispositivos que ultrapassaram as fases de testes e já estão em operação, como é o caso dos
conversores Pelamis e Wave Star, e para efeito de comparação, também serão citadas as falhas
comuns em aerogeradores em ambiente offshore.
4.2.1 Equipamentos e Sistemas Críticos
Para identificação dos equipamentos críticos sob a perspectiva da manutenção, serão
apresentados na sequência os gráficos comparativos para as três tecnologias citadas acima.
Deve-se atentar ao fato de que alguns equipamentos e/ou componentes não são comuns à
todos. A figura 4.1, extraída de RINALDI et al. (2016) mostra a contribuição percentual de
cada componente no número total de falhas e o respectivo tempo de inatividade do dispositivo
Pelamis.
FIGURA 4.1 - CONTRIBUIÇÃO PERCENTUAL DE CADA COMPONENTE NO NÚMERO TOTAL DE FALHAS E NO TEMPO TOTAL DE INATIVIDADE
Fonte: RINALDI et al. (2016)
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A partir do método de análise de risco elaborada em OKORO et al. (2017) foi gerado
um gráfico de risco de falhas dos componentes do conversor Wave Star, que pode ser visto na
figura 4.2.
FIGURA 4.2 - RISCO (%) DE FALHA DE CADA COMPONENTE DO CONVERSOR WAVE STAR Fonte: OKORO et al. (2017)
Apesar da diferença entre as tecnologias de extração da energia eólica e da energia das
ondas, a forma como elas são convertidas em energia elétrica podem ser bem parecidas e por
isso ambos os tipos de conversores podem ter equipamentos e componentes em comum.
A figura 4.3 exibe o gráfico com a contribuição das falhas oriundas de cada componente (em
horas) no tempo total de inatividade para aerogeradores SEQUEIRA (2012).
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FIGURA 4.3 - TEMPO DE INATIVIDADE POR COMPONENTE Fonte: SEQUEIRA (2012)
Observando os três gráficos apresentados acima, nota-se que independentemente do
tipo de tecnologia, o gerador é o equipamento que se destaca nas primeiras posições dentre os
que mais demandam manutenção e por tanto deve ser tratado como crítico.
A nível de comparação, a figura 4.3 referente aos aerogeradores (que possuem
sistemas de transmissão mecânica semelhante ao que TURCI (2018) propõe para o WEC em
desenvolvimento pelo PPE) nos mostra que a caixa de engrenagens é o componente que mais
contribui para o tempo de inatividade do dispositivo. Ela é também o componente de maior
complexidade mecânica no sistema de transmissão, e sua substituição e lubrificação
respondem por 38% do custo total da manutenção (SEQUEIRA 2012), e logo, é um item
crítico da manutenção.
Os sistemas hidráulico, elétrico e eletrônico também têm considerável participação nas
ocorrências das falhas e requerem devida atenção. As falhas estruturais são menos comuns,
especialmente se bem dimensionadas e seus riscos mitigados, entretanto a gravidade de certas
falhas eleva a preocupação por situações catastróficas de caráter irreparável.
Por último, porém não menos importante, o flutuador e o seu sistema de deslizamento
são partes vitais do WEC e portanto qualquer falha ou defeito que comprometa o seu bom
funcionamento será considerado crítico, já que é fator primário na produção de energia.
�50
4.2.2 Falhas e Defeitos
Segundo a norma brasileira NBR 5462:1994, defeito é qualquer desvio de uma
caraterística de um item em relação aos seus requisitos e pode, ou não, afetar a capacidade de
um item em desempenhar uma função requerida. Pela mesma norma, falha é o término da
capacidade de um item desempenhar a função requerida. Depois da falha, o item tem uma
pane, sendo “falha” um evento e “pane” um estado. Com esses conceitos estabelecidos,
devemos ter mente que independente de sua causa, uma avaria pode provocar tanto um defeito
como uma falha.
As falhas e defeitos em máquinas e equipamentos ocorrem devido à uma série de
fatores, como: sobrecargas, desgastes, vibrações, temperatura inadequada, sujeira, má
lubrificação, erros de projeto, erros de montagem, funcionamento inadequado, etc. Em sua
maioria, esses eventos se manifestam na forma de fraturas, rupturas, vibrações, aquecimentos,
ruídos dentre outros, e normalmente têm efeitos sobre outros componentes ou até mesmo
sobre a máquina como um todo.
Para a identificação das falhas e defeitos do conversor de energia de ondas proposto,
serão considerados os seguintes grupos de componentes: mecânicos, elétricos e eletrônicos e
estruturais. As falhas apresentadas a seguir foram extraídas de SEQUEIRA (2012), de
AMBUHL (2015), do catálogos NSK BEARING DOCTOR, da página eletrônica PORTAL
ENERGIA, além da própria experiência do autor.
4.2.2.1 Componentes Mecânicos
Um grande problema presente nas máquinas é a vibração causada por diversos tipos de
defeitos, como: desalinhamentos, desbalanceamento, folgas, engrenagens e/ou rolamentos
defeituosos, lubrificação inadequada, ressonâncias, etc. Os eventos mais frequentes estão
expostos a seguir:
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Caixa Multiplicadora e Engrenagens
• Deflexão do dente devido ao carregamento: O dente da engrenagem sofre deflexão em
função do carregamento, resultando no suporte da carga por um diferente numero de
dentes com a variação da carga e da rotação.
• Folga insuficiente entre os dentes: Se a folga entre os dentes for muito pequena, resulta
em esforço extra no engrenamento.
• Eixo com pinhão ovalizado: A pressão sobre os dentes da engrenagem sofre uma
modulação conforme ocorre a rotação do eixo.
• Desgaste dos dentes das engrenagens: Quando os dentes da engrenagem são desgastados,
surgindo folgas entre eles, a velocidade de rotação não muda, porém passam a surgir
choques entre os dentes. Existem os seguintes tipos de desgaste:
- Desgaste por interferência;
- Desgaste abrasivo;
- Desgaste por sobrecarga.
• Dente quebrado: A passagem de um dente quebrado causa um choque a cada volta. Os
tipos de quebra são:
- Quebra por fadiga;
- Quebra por sobrecarga.
• Outros: Trincas superficiais, lascamento, laminação, etc.
Mancais e Rolamentos
• Mancais desalinhados.
• Folga entre mancais e carcaça.
• Descascamento (Peeling): Pequenos pontos aparecem na superfície das pistas e
elementos rolantes. Com o desprendimento do material, surgirá posteriormente, o
escamamento.
• Escamamento: Quando um rolamento gira com carga, ocorre a saída de material pela
fadiga do aço nas superfícies dos elementos rolantes ou nas superfícies das pistas dos
anéis interno e externo.
�52
• Arranhadura: Pode ocorrer de três formas:
- Na superfície da pista e dos corpos rolantes;
- Em forma espiral, na pista do rolamento axial de esferas;
- Na face lateral do rolo e na face de guia do rebordo.
• Fraturas: Refere-se a pequenos pedaços que foram quebrados devido a carga excessiva
ou carga de choque, podendo ser provenientes: do anel interno ou externo; dos corpos
rolantes; do rebordo; ou da gaiola.
• Trincas na pista e nos elementos rolantes por diversas causas possíveis. O uso contínuo
sob estas condições levam a trincas maiores ou fraturas.
• Danificação da gaiola: Inclui deformação da gaiola, fraturas e desgaste. Fratura do pilar
da gaiola. Deformação da face. Desgaste na superfície da janela. Desgaste na superfície
do anel guia.
• Desgaste: É a deterioração da superfície por atrito de escorregamento entre a superfície
da pista, elementos rolantes, rolos e faces, rebordos, bolsos de gaiola, etc.
• Corrosão por contato: O desgaste ocorre devido ao deslizamento entre as duas
superfícies. O escorregamento ocorre ao ajustar a superfície e também no contato entre a
pista e os elementos rolantes. A corrosão por contato ocorre na superfície de ajuste e
também na área de contato entre as pistas e os elementos rolantes.
• Esmagamentos (falso brinel): Esmagamentos nas pistas e elementos rolantes causados
por vibração ou oscilação entre os pontos de contato.
• Deslizamento: O deslizamento ocorre nas superfícies de ajuste, criando uma folga entre
os anéis e o eixo ou alojamento e causa uma aparência brilhante, ocasionalmente com
sujeira ou desgaste.
• Superaquecimento: Ocorre durante o trabalho, provocando a alteração na coloração da
peça. A quebra ocorre pela alteração dimensional, redução da folga interna e
consequentemente, ocorre travamento e a quebra da gaiola.
• Corrosão elétrica: Ocorre quando há a passagem de corrente elétrica pelo rolamento. A
corrente elétrica em forma de arco passa do eixo pelos anéis e pelas esferas derretendo os
componentes.
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• Oxidação e corrosão: São pontos na superfície dos anéis e elementos rolantes e podem
ocorrer no espaçamento dos elementos rolantes sobre os anéis ou sobre toda superfície
do rolamento.
• Contaminação: Penetração de partículas estranhas.
• Outros: Alteração na coloração, falha de instalação, pitting, impressões, etc.
Sistema Hidráulico
• Óleo contaminado: Representa a maioria dos problemas encontrados. Ocorre devido à:
- Tampas e proteções fechadas incorretamente;
- Desgaste de peças móveis (bombas e válvulas) que liberam partículas metálicas;
- Entrada de água em suspensão pelo filtro de ar e posterior condensação no
depósito de óleo;
- Desgaste de retentores liberam partículas no óleo;
- Corrosão de componentes.
• Oxidação: Óleo exposto a certas condições que o decompõem. Aquecimento, batimento
do óleo na presença de ar, catalíticos metálicos ou água. Produtos da oxidação levam à
formação de barro que se depositem nos componentes.
• Bloqueio do sistema e/ou de componentes:
- Válvulas e conexões obstruídas pela presença de partículas devido ao óleo
contaminado;
- Erros na instalação (mangueiras invertidas)
- Componentes defeituosos.
• Vazamentos: Componentes degradados (mangueiras, retentores, válvulas, conexões, etc)
que permitem a fuga de óleo do sistema.
• Presença de ar no sistema: A entrada de ar no sistema forma borbulhas no óleo que
geram cavitação na bomba e sua consequente deterioração.
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Lubrificação
• Lubrificação inadequada:
- Lubrificante em excesso ou insuficiente;
- Seleção incorreta do lubrificante (propriedades inadequadas à aplicação)
• Degradação do óleo: Envelhecimento, contaminação, oxidação, perda de aditivos.
• Rompimento do filme de óleo: Elevadas temperaturas e cargas rompem o filme de óleo
permitindo contato abrasivo entre superfícies.
• Contaminação: Gases, sólidos ou líquidos aceleram o processo de degradação do óleo.
4.2.2.2 Sistemas Elétricos e Eletrônicos
As maiores incidências de falhas ocorrem em geradores, transformadores,
instrumentos de medição (sensores de vibração, temperatura, pressão, velocidades, potência),
equipamentos de manobra elétrica e de proteção, alarmes, relés, contactores, electro-válvulas,
magneto-térmicos, etc. Os eventos mais recorrentes são:
• Fadiga dos componentes;
• Contatos elétricos defeituosos;
• Falhas por sobrecargas, tempestades elétricas, etc;
• Falhas por umidade ou sujeira;
• Desgaste natural e excesso de manobras;
• Falha de componentes em cascata;
• Mau ajuste de sensores;
• Falhas por condições adversas da natureza, como, grandes variações de temperatura,
umidade, gelo, etc;
• Gerador elétrico: O desempenho elétrico é definido principalmente pela condição do
rotor e das bobinas do estator. Perdas elétricas também estão relacionadas ao efeito Joule
devido à circulação de corrente elétrica nos seus rolamentos.
- Sobrecargas;
- Desequilíbrio de tensões;
�55
- Curto-circuitos no isolamento, bobina e espiras;
- Tempestades elétricas;
- Corrente parasita nos rolamentos.
4.2.2.3 Componentes Estruturais
Dentre os componentes estruturais do WEC estão incluídos a estrutura de sustentação
e a base para transporte e fixação do dispositivo (ancoragem). Também serão incluídos neste
tópico o flutuador e o seu sistema de deslizamento. As principais falhas estruturais em geral
estão divididas nas seguintes categorias:
A. Falhas por cargas aplicadas que ultrapassam os estados limite de estresse mecânico:
- Perda de resistência estrutural (escoamento e flambagem);
- Falha de componentes por fratura frágil;
- Perda de equilíbrio estático da estrutura ou parte dela, como o tombamento parcial
ou total;
- Falha de componentes críticos da estrutura causada por exceder o limite de
resistência (em alguns casos por cargas cíclicas) ou o limite de deformação dos
componentes.
- Colapso ou deformações excessivas da estrutura.
B. Falhas por carregamentos cíclicos que ultrapassam o estado limite de fadiga ou por
acumulou de danos estruturais:
- Danos acumulados devido as cargas cíclicas.
C. Falhas resultantes de cargas acidentais causadas por exemplo, por colisões,
inundações, explosões ou incêndios:
- Perda da integridade estrutural após danos locais ou inundações;
- Falha na ancoragem (estrutura mal fixada ou à deriva);
- Estruturas danificadas em estado limite de resistência.
D. Falhas que ultrapassam o limite de serventia da estrutura, tornado-a incapaz de
executar a função para qual ela foi construída, por exemplo, excessos de vibração,
vazamentos, deflexões, etc:
- Deflexões que podem alterar o efeito das forças atuantes;
�56
- Deformações que podem mudar a distribuição de cargas entre os corpos rígidos
suportados e a estrutura de suporte;
- Vibrações excessivas, produzindo desconforto ou afetando componentes não
estruturais;
- Movimentação que excede a limitação de equipamentos;
- Deformações induzidas por temperatura.
A falhas estruturais que podem ocorrer no WEC são:
• Falha por fadiga de estruturas de aço ou outros materiais;
• Falha por flexão ou flambagem da estrutura tubular treliçada para sustenção;
• Colisões de embarcações ou outras atividades marinhas;
• Arrasto da base de fixação do dispositivo (mudança do posicionamento);
• Falha na ancoragem (estrutura mal fixada ou à deriva);
• Flutuadores auxiliares da base avariados;
• Tombamento parcial ou total do dispositivo;
• Interferência do flutuador com outros corpos;
• Incrustações na estrutura e no flutuador:
- Aumento do peso, volume e rugosidade da estrutura;
- Aumento do coeficiente de arrasto;
- Dificulta a inspeção;
- Altera as taxas de corrosão e consequentemente a vida útil;
- Avarias nas camadas de proteção da superfície;
• Flutuador avariado (rachado, amassado, quebrado);
• Entrada de água no flutuador;
• Desgaste devido ao atrito entre a estrutura e o sistema deslizante;
• Falhas dos componentes do sistema deslizante (fadiga, corrosão, etc.);
• Falhas em parafusos, roscas, soldas e outros elementos de união;
• Oxidação, corrosão e ferrugem;
• Fragilização da estrutura de aço por penetração de hidrogênio;
• Outros: Fenômenos da natureza que provocam fogo, gelo, descargas elétricas, etc.
�57
5 ANÁLISE DOS MODOS DE FALHA E SEUS EFEITOS APLICADA AO CONVERSOR
5.1 JUSTIFICATIVA
A análise dos modos de falha e seus efeitos é um procedimento comumente usado para
identificar os modos de falhas em sistemas de engenharia para reduzir o risco de falha seja de
um sistema, de componentes ou processos, e sua utilização ainda na fase de projeto aumenta
as chances de sucesso. Com uma experiência histórica limitada e uma grande variedade de
arquétipos, o processo de FMEA e os modos de falha comuns para os WECs ainda não estão
tão bem estabelecidos como em outras áreas de estudo (COE et al. 2017).
KENNY et al. (2016) definiram um conjunto de modos de falha e os subsistemas de
alta prioridade para um WEC com múltiplos corpos, de modo que um sistema de
monitoramento condicional pudesse ser projetado para programar a manutenção preventiva do
dispositivo. Em estudo subsequente, KENNY et al. (2017) validaram o histórico de falhas de
3 anos do WEC implantado em relação com o FMEA original.
É crucial elaborar a FMEA nos casos em que equipamentos e instalações atraem altos
investimentos ou que envolvem grandes riscos. AMBUHL (2015) ressalta que as avaliações
de risco dependem do tipo de sistema e do local e portanto, devem ser executadas para cada
sistema e local específicos. Além disso, cita também que existem diferentes tipos de
consequências que podem ocorrer devido à uma falha. A tabela 5.1 apresenta as diferentes
categorias de consequência e sua importância na investigação de um WEC. TABELA 5.1 - TIPOS DE CONSEQUÊNCIA , EXEMPLOS E MEDIDAS DE IMPORTÂNCIA PARA PROJETO DE WEC
Fonte: Adaptado de AMBUHL (2015)
Tipos de Consequência Possível Consequência Relacionada Importância para WECs
Pessoa Ferimento/ fatalidade Pequena
Financeira Perda de produção, custo de reparo, etc. Muito grande
Propriedade Danos ao dispositivo ou aos bens de terceiros Grande
Meio Ambiente Possível prejuízo, assédio ou morte do ecossistema local Pequena
Social Percepção negativa do público Grande: ProtótipoPequena: Desenvolvido
�58
Em uma investigação dos riscos de implementar um dispositivo WEC o foco principal
deve ser nas consequências financeiras, como mostrado na tabela 5.1, e em seguida nas
consequências sociais na fase de protótipo e dos danos à propriedade.
5.2 ELABORAÇÃO DA ANÁLISE DOS MODOS DE FALHA E SEUS EFEITOS
O objetivo do procedimento é identificar os possíveis modos de falha do sistema e
seus subsistemas e os seus respectivos riscos. Entretanto, esse procedimento considera que
todas as falhas são independentes, enquanto na realidade, uma única falha pode desencadear
um efeito em cascata. Portanto, pode-se dizer que a FMEA fornece uma visão geral útil de
todos os possíveis modos de falha e seu nível de risco percebido. Na execução da ferramenta
FMEA geralmente são consideradas as seguintes etapas:
1. Definir o sistema
2. Estabelecer regras
3. Descrever o sistema
4. Preenchimento da planilha FMEA:
• Identificar os modos de falhas e seus efeitos
• Avaliar a criticidade
Devido à falta de informações, ainda não é possível realizar as quatro etapas para
todos os sistemas. Para executar as etapas 2 e 3, os sistemas e componentes precisam estar
devidamente dimensionados e selecionados por completo, e o que se tem hoje para a maioria
deles é apenas uma análise inicial. Entretanto, TURCI (2018) conseguiu avançar em seus
estudos de uma forma mais detalhista e portanto, será possível exemplificar todas as etapas
para o Sistema de Transmissão de Potência (PTO). Para o Sistema Elétrico e Eletrônico ainda
não foi realizado qualquer trabalho e por isso não será considerado no presente estudo. Em
relação ao Sistema Estrutural, onde serão incluídos os sistemas Estrutura de Sustentação, Base
de Transporte e Fixação, Flutuador e Sistema Deslizante, para a etapa 1 serão consideradas as
informações disponíveis no tópico 2.4, as etapas 2 e 3 não serão consideradas e apenas a etapa
4 será elaborada.
�59
5.2.1 Execução das Etapas
5.2.2.1 Definição do Sistema de Transmissão de Potência
Como visto no tópico 2.4.2, o “PTO” (Power take off) é o sistema responsável pela
transformação da energia captada das ondas em energia elétrica e por isso é vista como o
“coração” do WEC. O funcionamento correto do sistema e o menor tempo gasto com
manutenção possível são de suma importância para que o dispositivo produza o máximo de
energia que sua capacidade permita, e por isso foi eleito para ser o primeiro sistema para
execução da FMEA.
Definição do sistema:
O sistema de transmissão mecânica ou “PTO” dimensionado por TURCI (2018),
mostrado na figura 5.1, é composto principalmente por: pinhão-cremalheira, acoplamento
unidirecional, caixa de engrenagens, volante de inércia e gerador elétrico associado a um
controlador de potência. Como o dispositivo estará sujeito a operação sob grandes esforços e
condições extremas, foi considerado em seu dimensionamento fator de segurança e fator de
choque como severos.
FIGURA 5.1 - PTO - SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Fonte: TURCI (2018)
�60
5.2.2.2 Estabelecer regras
Este tópico tem a finalidade de explicitar as restrições dos equipamentos. Respeitar os
limites definidos pelo projeto confere ao equipamento maiores chances de se atingir a vida
máxima.
Quando se fala em criar uma máquina para operar em determinado ambiente, os
limites estipulados em projeto deverão abranger todas as condições que este ambiente pode
proporcionar. Portanto, a partir dos resultados de estudos referentes ao estado de mar obteve-
se os parâmetros máximos, mínimos e operação nominal do flutuador que foram utilizados
para o dimensionamento do WEC, bem como do PTO, restringindo desta forma as condições
de operação do sistema. A tabela 5.2 a seguir, mostra os valores para esses parâmetros. TABELA 5.2 - PARÂMETROS MÁXIMO, MÍNIMO E OPERAÇÃO NOMINAL DO FLUTUADOR.
Fonte: adaptado de TURCI (2018)
5.2.2.3 Descrever o sistema
A descrição do sistema tem como propósito apresentar os modos de operação dos
subsistemas e itens que compõem o sistema e servirá como referência para os modos de falha.
O nível de detalhamento varia de acordo com a complexidade de cada um deles.
Os subsistemas ou itens que compõem o sistema, mostrados na figura 5.2, serão
organizados da seguinte forma:
• Gerador Elétrico
• Pinhão e Caixa de Engrenagens
• Cremalheira
• Eixos, Chavetas e Acoplamentos
• Rolamentos e Mancais
• Volante de Inércia
POTÊNCIA [kW]CONDIÇÕES DE MAR
PERÍODO [segundos] ALTURA DE ONDA [metros]
MÁXIMO 442.2 4 2.5
MÍNIMO 1.7 15 0.8
NOMINAL 26.7 7.5 1.4
�61
FIGURA 5.2 - SUBSISTEMAS E ITENS DO PTO Fonte: TURCI (2018)
Gerador Elétrico
Será utilizado um gerador de indução de gaiola modelo W22 IR2 de 8 pólos com
potência nominal de 45 kW da fabricante WEG. Dentre outras vantagens, estão a sua robustez
e sua vasta aplicação em diversos seguimentos da indústria.
O gerador de indução converte a energia mecânica em elétrica através da rotação de
um eixo que gira o rotor, fazendo a intensidade do campo magnético produzido por um imã
variar no tempo e desta forma induz uma tensão nos terminais dos enrolamentos que levam à
circulação de correntes elétricas.
Segundo os cálculos de TURCI (2018) e as especificações do gerador escolhido, a
velocidade angular no eixo de entrada do gerador para potência extraída ser máxima, deve ser
de 348 RPM, tendo em vista o estado de mar mais recorrente. Para isto, a caixa de
engrenagens deverá ter uma razão de transmissão de 28,16:1. Entretanto, o intervalo de
operação do gerador está compreendido entre as velocidades angulares de 185 RPM e 927
RPM, sendo que para velocidades angulares menores que 185 RPM o sistema não estará
gerando energia, e para velocidades angulares acima de 927 RPM a potência estará limitada e
�62
será mantida como constante. A figura 5.3, mostra a folha de dados do motor elétrico
selecionado.
FIGURA 5.3 - FOLHA DE DADOS DO MOTOR ELÉTRICO Fonte: TURCI (2018)
Pinhão e Caixa de Engrenagens
Para que o movimento vertical do flutuador forneça a rotação adequada ao eixo que
vai girar o rotor do gerador e por consequência irá gerar energia elétrica, uma cremalheira será
usinada na parte superior do eixo ao qual o flutuador está conectado. Esta cremalheira
fornecerá o torque necessário ao pinhão que será acoplado à uma caixa de engrenagens com
razão de transmissão 28,16:1, como já foi visto no tópico anterior. A caixa contará com eixos
paralelos e engrenagens de dentes retos, escolha feita em razão de maior simplicidade de
montagem e fabricação, e terá multiplicação em dois estágios por se tratar de uma
recomendação para razões de transmissão maiores que 10:1. A figura 5.4 abaixo mostra um
desenho esquemático da caixa de engrenagens. �63
FIGURA 5.4 - MODELO ESQUEMÁTICO DA CAIXA DE ENGRENAGENS Fonte: TURCI (2018)
Onde E1, E2, E3 e E4 são as engrenagens 1, 2, 3 e 4 respectivamente, e
! são os rendimentos entre os acoplamentos pinhão-cremalheira, acoplamento
unidirecional, engrenagens 1 e 2, e engrenagens 3 e 4.
Uma tabela resumindo as características das engrenagens foi elaborada por TURCI
(2018) e uma adaptação é mostrada a seguir na tabela 5.3. O material escolhido para as
engrenagens foi o aço AISI 4140 Cr-Mo temperado em óleo e revenido a 260ºC, típico na
fabricação de engrenagens. TABELA 5.3 - RESUMO CARACTERÍSTICAS DAS ENGRENAGENS CONSIDERADAS
Fonte: Adaptado de TURCI (2018)
ηpc, ηc, η12, η34
Resumo Cremalheira e Engrenagens
Engrenagem Módulo [mm]
Nº de dentes
(Z)Dp
[mm]b
[mm]
Inércia J
[kg.m2]
Ângulo de
pressãoRendimento i estágio i total
Massa aproximada
[kg]
Cremalheira 32 - - 502.7 - 20º
98% -
28.44
-
Pinhão 32 18 576 502.7 42.6 20º 1028
Engrenagem 1 22 72 1584 345.6 1676.6 20º
98% 4.00
5346
Engrenagem 2 22 18 396 345.6 6.5 20º 334
Engrenagem 3 11 128 1408 172.8 523.4 20º98% 7.11
2112
Engrenagem 4 11 18 198 172.8 0.2 20º 42
�64
Cremalheira
Conforme já foi visto no tópico anterior, a cremalheira é responsável por fornecer
torque ao pinhão, proveniente no movimento vertical decorrente da captação da energia das
ondas pelo flutuador. A figura 5.5 e a tabela 5.4, mostram respectivamente um desenho
esquemático e as dimensões definidas para a cremalheira. O material é o mesmo utilizado nas
engrenagens.
! FIGURA 5.5 - MODELO ESQUEMÁTICO DA CREMALHEIRA
Fonte: TURCI (2018)
TABELA 5.4 - CARACTERÍSTICAS DA CREMALHEIRA
Fonte: Adaptado de TURCI (2018)
DIMENSÕES DA CREMALHEIRA
Largura do dente (b): 502.7 mm Adendo: 32 mm
Altura da área de resistência (h): 105.0 mm Dedendo: 40 mm
Comprimento da cremalheira (L): 12 m Altura do dente: 72 mm
Módulo: 32 mm Massa aproximada: 6.7 ton
Ângulo de pressão: 20º Peso aproximado: 65 kN
�65
Eixos, Chavetas e Acoplamentos
Os eixos são componentes mecânicos que sustentam outros elementos de máquinas e
também transmitem torques. As chavetas são responsáveis pelo acoplamento entre os cubos e
eixos. As especificações dos eixos e chavetas são mostradas na tabela 5.5. O material utilizado
é o Aço AISI 5140 Temperado e Revenido a 538ºC. TABELA 5.5 - DIMENSÕES DOS EIXOS E CHAVETAS
Fonte: Adaptado de TURCI (2018)
Os acoplamentos são elementos cuja finalidade é conectar dois eixos. A figura 5.6
mostra um esquema com o posicionamento dos três acoplamentos necessários ao conjunto de
eixos do PTO, sendo eles: o acoplamento que conecta o eixo pc-pc (que gira em ambos os
sentidos) ao eixo 1-1 (que gira em apenas um sentido) de entrada na caixa de engrenagens; o
acoplamento que conecta o eixo 3-3 de saída da caixa de engrenagens ao eixo 4-4 do volante
de inércia; e o acoplamento que conecta o eixo 4-4 ao eixo do gerador.
Nota-se a necessidade de um acoplamento unidirecional e dois acoplamentos elásticos.
A razão da presença do acoplamento unidirecional se deve ao fato de que o movimento
vertical de subida e decida da cremalheira movimenta o pinhão nos dois sentidos de rotação,
portanto com a presença deste dispositivo o eixo pc-pc transmite movimento ao eixo 1-1
apenas em um sentido de rotação. Para os acoplamentos entre os eixos 3-3 e 4-4 e os eixos 4-4
e do gerador serão utilizados os acoplamentos elásticos.
ESPECIFICAÇÕES
Eixo pc-pc Chaveta pc-pc
300.0 [mm] 1650.0 [mm] b = 70 h = 36 t1 = 22 L = 129
Eixo 1-1 Chaveta 1-1
190.0 [mm] 1078.4 [mm] b = 45 h = 25 t1 = 15 L = 314
Eixo 2-2 Chaveta 2-2
170.0 [mm] 828.4 [mm] b = 45 h = 25 t1 = 15 L = 86
Eixo 3-3 Chaveta 3-3
95.0 [mm] 978.4 [mm] b = 28 h = 16 t1 = 10 L = 34
Eixo 4-4 Chaveta 4-4
70.0 [mm] 800.0 [mm] b = 20 h = 12 t1 = 7.5 L = 65
!l1− 1 to tal =
!l2− 2 to tal =
!dpc− pc =
!l3− 3 to tal =
! d1− 1 =
!d2− 2 =
!l4− 4 to tal =
!d3− 3 =
!d4− 4 =
!lp to tal =
�66
FIGURA 5.6 - ESQUEMA COM O POSICIONAMENTO DOS ACOPLAMENTOS Fonte: TURCI (2018)
O acoplamento unidirecional selecionado é o modelo BS300HS - 11.750”, série
Backstop High Speed/ High Strength, do fabricante Tsubaki. A figura 5.7 mostra o desenho
técnico do modelo.
FIGURA 5.7 - DESENHO TÉCNICO DO ACOPLAMENTO UNIDIRECIONAL TSUBAKI Fonte: TURCI (2018)
Os outros dois acoplamentos elásticos selecionados são da mesma série D-TORQ do
fabricante Acoplast, com tamanho “D-13” e com furo de diâmetro de 95 mm para o eixo 3-3
e furo de diâmetro de 70 mm para o eixo 4-4. A figura 5.8 abaixo mostra o desenho técnico do
modelo.
�67
FIGURA 5.8 - DESENHO TÉCNICO DO ACOPLAMENTO ELÁSTICO SÉRIE D-TORQ DO FABRICANTE ACOPLAST Fonte: TURCI (2018)
Rolamentos e Mancais
Os mancais são estruturas que servem de apoio e guia para os eixos. E os rolamentos
são dispositivos mecânicos que permitem a rotação do eixos com baixo atrito. Portanto, os
mancais de rolamento tem a função de apoiar os eixos, resistindo aos esforços aplicados pela
ou sobre as engrenagens acopladas aos eixos permitindo que estes girem livremente. A tabela
5.6 mostra os mancais selecionados para cada eixo. TABELA 5.6 - MANCAIS SELECIONADOS PARA CADA EIXO
Fonte: Adaptado de TURCI (2018)
EIXO MODELO DO MANCAL SKF
PC-PC SNL 3060 G
1-1 NU 338 ECM
2-2 NU 2334 ECML
3-3 NJ 2319 ECP
4-4 NUP 314 ECP
CREMALHEIRA NÃO SELECIONADO
�68
Volante de Inércia
A função de um volante de inércia é armazenar energia cinética com o objetivo de
manter a rotação do mecanismo mesmo durante o período de desacoplamento do eixo pc-pc
ao eixo 1-1. Apesar de ainda se ter poucos dados experimentais acerca do WEC em
desenvolvimento, TURCI (2018) acredita ser justa a opção por um volante de inércia de 500
kg.m² feito de chumbo de densidade 11340 kg/m³ e com as dimensões apresentadas na tabela
5.7 abaixo. TABELA 5.7 - DIMENSÕES DO VOLANTE DE INÉRCIA
Fonte: Adaptado de TURCI (2018)
5.2.2.4 Preenchimento da Planilha FMEA
Identificação dos modos de falhas e seus efeitos
A identificação dos modos de falhas e seus efeitos explicita as maneiras que um
componente pode apresentar um defeito e também analisa as maneiras com que os defeitos
impedem o sistema de desempenhar sua função de forma parcial ou completa.
O sistema de transmissão mecânica do WEC, o chamado PTO, por sua complexidade
apresenta uma vasta gama de possibilidades de falhas, entretanto, no presente estudo serão
considerados apenas os modos de falhas mais recorrentes e/ou mais críticos (que causam a
parada do processo por mais tempo).
A figura 5.9 mostra como é a distribuição de falhas em máquinas elétricas rotativas,
além de nos dar uma boa idéia para outras máquinas rotativas em geral. Observando-a,
podemos notar quais os itens mais e menos críticos, definir quais merecem mais atenção e,
deste modo, evitar desperdício de recursos. Os mancais são responsáveis pela maioria das
ocorrências de falhas e por isso a planilha da FMEA para esse item deve ser bem alimentada
de informações. Enquanto que eixos e acoplamentos somados, representam apenas dois
Volante de inércia (kg.m2)
Espessura do volante de inércia (m)
Raio do volante de inércia (m)
Volume do volante de inércia (m3)
Peso do volante de inércia (ton)
500 0,1 0,7279 0,1644 1,8643
�69
porcento das ocorrências. Com isso, permite-se outras estratégias de manutenção para esses
itens que não serão abordadas neste estudo.
FIGURA 5.9 - DIVISÃO DAS FALHAS EM MÁQUINAS ELÉTRICAS ROTATIVAS Fonte: WEG - Artigo Técnico Motores Elétricos Assíncronos (2015)
A tabela 5.8 abaixo, apresenta um resumo dos modos de falha mais comuns para os
sistemas do WEC, com base nas informações que se tem até o momento.
TABELA 5.8 - MODOS DE FALHA COMUNS DO WEC
Fonte: Acervo pessoal
Sistema de Transmissão de Potência - PTO
Estrutura de Sustentação, Base e Flutuador
Sistema Elétrico e Eletrônico (Não considerado na construção
da planilha FMEA)
Falha do gerador Falhas estruturais Falha do gerador
Perda de Potência Deformações Falha de conectores
Vibrações Desconexões Falha de isolamento
Ruído Incrusações Curto elétrico
Superaquecimento Falha na ancoragem Sobrecarga elétrica
Vazamentos Entrada de água no flutuador Alarme falso
�70
Avaliação da criticidade
O tópico [2.5.4.2 Índice de Risco], visto anteriormente, aborda o método de avaliação
da criticidade de maneira objetiva. Esta avaliação será feita diretamente no preenchimento da
planilha FMEA.
Preenchimento da planilha
É importante ressaltar que o presente estudo toma como relevante a metodologia
utilizada na execução da ferramenta FMEA, e por isso o modo como a planilha foi preenchida
é apenas uma sugestão e serve como ponto de partida para trabalhos futuros, nos quais a
ferramenta deve ser aplicada de maneira mais precisa. Lembrando que a manutenção é uma
atividade interdisciplinar e portanto, para ter eficiência, a FMEA deve ser preenchida por
profissionais qualificados que tenham conhecimento na área relativa ao sistema em questão.
�71
5.3 RESULTADOS
As tabelas de 5.9 a 5.19 mostram, na ordem, as planilhas FMEA preenchidas para os
subsistemas: Gerador Elétrico partes 1 e 2, Pinhão e Caixa de Engrenagens partes 1 e 2,
Rolamentos e Mancais partes 1 e 2, Estrutura de Sustentação partes 1 e 2 e Base, Flutuador e
Sistema Deslizante partes 1 e 2.
TABELA 5.9 - FMEA PARA O SUBSISTEMA GERADOR ELÉTRICO - PARTE 1
Fonte: Acervo pessoal
�72
TABELA 5.10 - FMEA PARA O SUBSISTEMA GERADOR ELÉTRICO - PARTE 2
Fonte: Acervo pessoal
�73
TABELA 5.11 - FMEA PARA O SUBSISTEMA PINHÃO E CAIXA DE ENGRENAGENS - PARTE 1
Fonte: Acervo pessoal
�74
TABELA 5.12 - FMEA PARA O SUBSISTEMA PINHÃO E CAIXA DE ENGRENAGENS - PARTE 2
Fonte: Acervo pessoal
�75
TABELA 5.13 - FMEA PARA O SUBSISTEMA ROLAMENTOS E MANCAIS - PARTE 1
Fonte: Acervo pessoal
�76
TABELA 5.14 - FMEA PARA O SUBSISTEMA ROLAMENTOS E MANCAIS - PARTE 2
Fonte: Acervo pessoal
�77
TABELA 5.15 - FMEA PARA O SUBSISTEMA ESTRUTURA DE SUSTENTAÇÃO - PARTE 1
Fonte: Acervo pessoal
�78
TABELA 5.16 - FMEA PARA O SUBSISTEMA ESTRUTURA DE SUSTENTAÇÃO - PARTE 2
Fonte: Acervo pessoal�79
TABELA 5.17 - FMEA PARA O SUBSISTEMA BASE, FLUTUADOR E SISTEMA DESLIZANTE - PARTE 1
Fonte: Acervo pessoal�80
TABELA 5.18 - FMEA PARA O SUBSISTEMA BASE, FLUTUADOR E SISTEMA DESLIZANTE - PARTE 2
Fonte: Acervo pessoal
�81
Um total de 71 modos de falha foram identificados para os sistemas analisados. Para a
avaliação da criticidade, o risco (RPN) de cada modo de falha, representado pela letra “R” na
planilha FMEA, seguiu o seguinte critério:
• Risco Alto: R acima de 120 e/ou S maior ou igual a 9;
• Risco Médio: R entre 64 e 120;
• Risco Baixo: R abaixo de 64.
Um resumo da distribuição dos modos de falha de cada subsistema de acordo com o
risco pode ser vista na tabela 5.19 abaixo: TABELA 5.19 - NÚMERO DE MODOS DE FALHA DE CADA SUBSISTEMA DE ACORDO COM O RISCO
Fonte: Acervo pessoal
Como explicitado na tabela 5.1, na investigação do risco para conversores de energia
de ondas, o foco principal são as consequências financeiras. Portanto, a percepção do risco
neste estudo se deu da seguinte forma: o risco é considerado alto se houver grandes prejuízos
financeiros, como por exemplo, uma situação catastrófica de colisão ou tombamento da
estrutura; o risco é considerado médio se houver prejuízos consideráveis, como, quebra de
equipamentos caros ou se a produção de energia for interrompida por um longo período; e por
fim, o risco será baixo se houver pequeno prejuízo, como na substituição de peças simples.
Nota-se que, segundo o critério adotado, apenas os subsistemas “Estrutura de
Sustentação” e “Base, Flutuador e Sistema Deslizante” possuem modos de falha com alto
risco. Além disso, o subsistema “Rolamentos e Mancais” se destaca por ter o maior número
de modo de falhas, sendo 16 de médio risco.
Sistema Subsistemas ALTO MÉDIO BAIXO Total Sub
Total Sis
Transmissão de
Potência
Gerador Elétrico 0 11 0 11
47Pinhão e Caixa de Engrenagens 0 4 10 14
Rolamentos e Mancais 0 16 6 22
EstruturalEstrutura de Sustentação 9 2 1 12
24Base, Flutuador e Sistema Deslizante 3 2 7 12
Total 12 35 24 71
�82
Comentários sobre os resultados alcançados:
Para o ponto central do trabalho, a Análise dos Modos de Falha e seus Efeitos para o
Sistema de Transmissão de Potência, foram avaliados 47 modos de falha, sendo 16 de baixo
risco, 31 de médio risco e nenhum foi considerado de alto risco. Em destaque, está o item
Rolamentos e Mancais que foi tratado como subsistema apesar de compor outros subsistemas
mecânicos, isso porque o item apresenta uma grande quantidade de modos de falha (22) e é
responsável por grande parte do custo de reparos. Para o Sistema Estrutural, 24 modos de
falha foram avaliados, dentre eles 8 são de baixo risco, 4 de médio risco e 12 de alto risco.
A partir desses números, a equipe de manutenção pode definir quais modos de falha
devem passar pelo ‘Diagrama de Decisões’ e consequentemente o plano de manutenção pode
começar a ser montado. Uma sugestão para isso, é que os modos de falha de médio e alto
risco passem pelo diagrama citado, pois existe grandes chances das falhas decorrentes destes
modos de falha se tornarem reparos de alto custo.
Como o foco no preenchimento das planilhas é evitar grandes perdas financeiras, os
modos de falha de alto e médio risco são os que demandam maior atenção da equipe de
manutenção. Entretanto, não deve haver grande distinção entres eles no que diz respeito à
prioridade. Isso se deve ao fato de que as causas dos modos de falha considerados de alto
risco têm menor probabilidade do que daqueles de médio risco, que representam custos mais
recorrentes ao longo da vida útil do dispositivo.
É importante enfatizar que o preenchimento das planilhas FMEA é subjetivo e
portanto, os resultados podem variar bastante entre os autores devido aos critérios adotados
por eles. Para eficácia desta ferramenta, o profissional da manutenção responsável pelo
preenchimento deve possuir conhecimento específico sobre o sistema em análise ou realizar a
atividade em conjunto com alguém que o tenha.
Logo, os resultados obtidos neste trabalho podem não estar acurados, já que a meta é
exemplificar a metodologia de implementação. Apesar disso, as informações dispostas nas
tabelas e os critérios adotados estão de acordo com a literatura consultada, além de contar
com alguma experiência e bom senso do próprio autor.
�83
6 ETAPAS SUBSEQUENTES AO PREENCHIMENTO DAS PLANILHAS
6.1 MÉTODOS DE DETECÇÃO DE FALHAS
Os sistemas de monitoramento em dispositivos de energia renovável permitem a
detecção precoce de falhas, fornecendo dados para a realização da manutenção baseada na
condição real do equipamento. Ao definir os requisitos funcionais dos sistemas e identificar os
modos de falha críticos, podem ser aplicadas estratégias proativas de manutenção. No entanto,
a falta de dados operacionais na indústria de energia marinha e a falta de consenso nos
princípios operacionais entre os dispositivos não permitiram uma padronização do modelo de
sistemas de monitoramento para conversores de energia das ondas (KENNY 2016).
Depois de realizada a Análise dos Modos de Falha e seus Efeitos e a avaliação dos
riscos, é chegada a hora de se determinar as ações que devem ser tomadas com o objetivo de
antecipar e prevenir as falhas que podem ocorrer nos sistemas. Com as informações geradas
nas análises citadas, é possível priorizar os modos de falha e identificar as melhores formas de
detectá-los. É impossível impedir que as falhas ocorram, porém com essas precauções, as
chances de se prolongar a vida dos equipamentos e de seus componentes aumentam bastante,
reduzindo de forma significativa os custos da manutenção. Os sistemas de monitoramento
trabalham com as seguintes metas:
• Diagnosticar anomalias potenciais;
• Prevenir paradas não programadas;
• Reduzir a necessidade de reparos;
• Aumentar a disponibilidade;
• Otimizar o planejamento da manutenção;
• Proteção do sistema/equipamento;
• Reduzir os custos da manutenção;
• Manutenção baseada na condição real do sistema/equipamento.
Para a implementação eficiente dos métodos de deteção de falhas é importante, não
somente identificar os equipamentos críticos, os modos de falha e as raízes desses problemas
mas deve-se conhecer também o seu princípio de funcionamento para determinar quais os
parâmetros que devem ser monitorados. Os modos de falha mais comuns para o dispositivo
�84
em estudo estão listados na tabela 5.8. Um resumo com as principais causas relacionadas é
mostrado na figura 6.1 abaixo.
TABELA 6.1 - PRINCIPAIS CAUSAS DE FALHAS DO WEC
Fonte: Adaptado de KENNY et al. (2016)
Em razão dos diversos desafios encontrados pelos WECs, principalmente por
operarem distantes da costa e de forma autônoma, muitos dos seus subsistemas requerem
métodos de detecção de falhas com alto grau de desenvolvimento tecnológico. A partir das
necessidades identificadas no presente estudo, uma série de métodos de detecção foi
selecionada como recomendação. Estes métodos e os parâmetros medidos para os diferentes
componentes do dispositivo estão listados na tabela 6.2 abaixo, que foi elaborada a partir de
KENNY et al. (2016) e SPAMER (2007).
Mecânica Elétrica Estrutural Ambiente Marinho
Corrosão Erros de calibração Falha de projeto Incrustações
Fadiga Falha de conector Instalação incorreta Colisões de embarcações
Superaquecimento Curto elétrico Manutenção deficiente Colisões de corpos estranhos
Vibração Falha de isolamento Defeito de fabricação Movimentação do leito marinho
Lubrificação inadequada Descargas elétricas Cargas atuantes
Degradação dos materiais Perda de potência
Parafusos frouxos Falhas de projeto de software
Avarias graves
�85
TABELA 6.2 - MÉTODOS DE DETECÇÃO E PARÂMETROS MEDIDOS PARA OS SISTEMAS DO WEC
Fonte: Acervo pessoal
COMPONENTES PARÂMETRO MEDIDO MÉTODO DE DETECÇÃO
Estruturais
Forças em parafusos Arruelas de carga
Cargas e pré cargas em parafusos Extensômetro
Deformação da estrutura treliçada Extensômetro de fibra ótica
Espessura, trincas, porosidade e vazamentos Ensaio de ultrassom
Umidade relativa, ponto de orvalho Sensor de umidade
Aproximação de objetos Sensores de proximidade
Presença de água, nível de água e vazamentosBóia e contrapeso, sensor de
pressão, sensor de radar, sensor de emissão acústica
Distúrbios e vibrações da estrutura Acelerômetros
Posicionamento do dispositivo GPS, unidade de medida inercial
Inclinação da estrutura Sensor de inclinação
Mecânicos
Vibração do equipamento e/ou componentes Acelerômetros, análise de vibrações
Vazamento de óleo Transdutor de pressão, sensor ultrassônico de nível
Contaminação de óleo Monitor de verificação de óleo, análise de óleo
Desgaste dos materiais Ferrografia
Superaquecimento Termografia, termômetros, termopar
Ruído Análise de emissão acústica
Espessura, trincas, porosidade e vazamentos Ensaio de ultrassom
Deslocamento de componentes (ex:desalinhamento de eixo) Sensor de proximidade indutivo
Torque do gerador Transdutor de torque
Velocidade do gerador Codificador absoluto
Temperatura do gerador Resistor linear
Elétricos e Eletrônicos
Sobrecargas elétricas Transdutores de corrente e voltagem
Superaquecimento Resistor linear, termopar
Resistência de isolamento Ensaios dielétricos
Curto entre espiras, desbalanceamento de tensão, sobrecarga e falhas na barra do rotor
Análise de fluxo magnético, análise de corrente
Erro de calibração, alarme falso, falha de software, sinais intermitentes e falha de comunicação Diagnóstico remoto
�86
Os métodos citados são consagrados e amplamente utilizados nos mais diversos
setores da indústria. Entretanto, recomenda-se uma avaliação mais criteriosa afim de
identificar as técnicas mais eficazes para aplicação específica do conversor de energia de
ondas proposto pelo PPE. Sem dúvidas, a análise de vibrações é umas das técnicas mais
utilizadas na detecção de falhas e deve ser utilizada, como veremos a seguir na discussão
sobre a sua importância e princípio de funcionamento.
6.2 BREVE DISCUSSÃO SOBRE ANÁLISE DE VIBRAÇÃO
O conversor de energia de ondas em desenvolvimento requer uma estratégia de
manutenção bem específica num primeiro momento, dado que a tecnologia utilizada estará em
constante avaliação em busca de aprimoramento, bem como o comportamento do dispositivo
que será acompanhado a fim de se traçar um perfil de todo o sistema. Para isto é necessário
uma intensa coleta de informações sobre o seu funcionamento.
O tópico [2.6] introduziu alguns conceitos de monitoramento e apresentou o princípio
de funcionamento da monitoração contínua, técnica de grande importância para a manutenção
preditiva na detecção e prevenção de falhas em máquinas de grande responsabilidade.
Como já foi visto anteriormente, a manutenção preditiva tem a função de antecipar as
falhas que podem ocorrer a partir da condição real do equipamento. Algumas das técnicas
existentes são a análise de vibração, análise de óleo, ensaio por ultrassom, ferrografia,
termografia, análise de corrente e fluxo magnético, ensaios dielétricos, etc.
6.2.1 Os Aspectos da Técnica
Dentre as ferramentas disponíveis, a mais utilizada é a análise de vibrações. Pode ser
definida como o processo de detecção de falhas latentes pela variação do padrão de vibração
de um componente devido as forças dinâmicas que atuam sobre ele. Ou seja, quando um
defeito começa a se desenvolver, isto altera a assinatura da máquina podendo assim predizer
uma falha.
A análise de vibrações produz uma grande quantidade de informações acerca das
possíveis falhas e também do comportamento do equipamento frente as diversas situações.
Uma grande vantagem é que esta análise é feita sem interromper o processo produtivo e
�87
independe da presença de um operador, considerações de extrema importância para o objeto
deste estudo.
O papel principal desta ferramenta é identificar as causas dos modos de falhas para
que se possa intervir antes da quebra de um componente, que poderá provocar a parada do
dispositivo, ou ainda pior, a quebra subsequente de diversos componentes, no chamado efeito
cascata acarretando em gastos ainda maiores.
Existem diversos sistemas mecânicos, seja bem simples ou bastante complexo, todos
eles tem suas caraterísticas oscilatórias padrão que descrevem o seu bom funcionamento.
Atualmente, a literatura é bastante extensa e consegue abranger a relação entre os mais
variados tipos de defeitos e suas assinaturas espectrais, pode-se citar dentre os mais comuns,
os seguintes defeitos:
• Desalinhamentos
• Desbalanceamentos de massas rotativas
• Folgas
• Defeitos em engrenagens
• Defeitos em motores
• Defeitos em mancais e rolamentos
• Defeitos em acoplamentos
• Rotores excêntricos ou empenados
• Eixo empenado
• Correias fora de padrão
• Cavitação/Refluxo hidráulico
• Turbulência em mancais de deslizamento
Os parâmetros usados para medir os níveis de vibração são o deslocamento, a
velocidade ou a aceleração. Todos os três modos de medição quantificam a vibração do
componente. As caraterísticas da oscilação utilizadas na análise são a amplitude, a frequência
e a fase da onda. O parâmetro a ser lido é escolhido em função da frequência característica do
equipamento ou componente.
Outro aspecto importante é o posicionamento dos sensores. Para muitos equipamentos
produzidos em escala, já existem recomendações dos fabricantes que podem ser encontradas
�88
em catálogos. Entretanto, quando se tem um equipamento elaborado especificamente para
uma aplicação única, como é o caso da caixa de engrenagens para o WEC em
desenvolvimento pelo PPE, os pontos de medição de vibração devem ser estudados com
cautela para uma coleta de dados precisa. A figura 6.1 mostra um exemplo de recomendação
de pontos de medição para um motor elétrico, retirado de um catálogo da fabricante WEG.
FIGURA 6.1 - PONTOS DE MEDIÇÃO DE VIBRAÇÃO DE UM MOTOR Fonte: WEG - Artigo Técnico Motores Elétricos Assíncronos (2015)
6.2.2 Software para a monitoração do WEC
Em 1994 a equipe do LEDAV (Laboratório de Ensaios Dinâmicos e Análise de
Vibração) desenvolveu o Sistema de Supervisão On-Line de Vibração e Parâmetros
Operacionais AD4, presente hoje em unidades de produção, refino e transporte de petróleo,
plataformas offshore, estações de bombeamento, dentre outros.
O AD4 é um programa para acompanhamento dinâmico de equipamentos rotativos de
grande porte aplicados em diversos setores da industria. A figura 6.2 mostra a visão geral do
sistema supervisório AD4. Ele é composto por quatro programas que podem ser
implementados em duas modalidades (MR1 e MR2), sendo eles: Off-Line, On-line, Acesso
Remoto e Monitor.
�89
1. O AD4 Off-Line auxilia no acompanhamento dinâmico pelo processamento de sinais
em off, através de coletores de dados que permitem a análise gráfica dos sinais.
2. O AD4 On-line realiza a aquisição de dados e o acompanhamento dinâmico
automaticamente, analisando os níveis de vibração e comparando os valores dos
parâmetros operacionais com os níveis de alarmes.
3. O AD4 Acesso Remoto é o programa que permite o acesso às informações
disponibilizadas pelo AD4 On-Line.
4. O AD4 Monitor é o programa responsável por disponibilizar as informações de
alarmes por janelas abertas na tela do computador do usuário sempre que o AD4 On-
Line enviar um alarme.
FIGURA 6.2 - VISTA ESQUEMÁTICA DO SISTEMA SUPERVISÓRIO AD4 Fonte: LEDAV, COPPE, UFRJ.
�90
6.3 MANUTENÇÃO PREVENTIVA
A eficiência da manutenção preventiva não conta com uma fórmula exata que se aplica
da mesma maneira à qualquer máquina, ela depende da combinação de diversos fatores e por
isso cada caso deve ser tratado individualmente. Recomendações de fabricantes, experiência
dos profissionais, histórico das máquinas, acesso à ferramentas e instrumentos e inclusive a
verba disponível são alguns desses fatores.
Seguindo o conceito de terotecnologia, é uma grande vantagem pensar na manutenção
do WEC ainda na sua fase de desenvolvimento. Apesar da idéia da conversão da energia de
ondas já existir a muitos anos, este tipo de tecnologia ainda busca sua maturidade. Por este
motivo, é necessária uma adaptação das estratégias de manutenção já existentes de acordo
com a necessidade do dispositivo em questão. O principal desafio na aplicação da manutenção
preventiva é atingir a meta de 5 anos de intervalo entre as atividades programadas, aspirando
a idéia de independência do dispositivo para operar por longos períodos sem interrupções.
Contudo, é primordial e inevitável o período de amaciamento do equipamento, no qual
normalmente há uma maior taxa de ocorrência de falhas durante a sua vida útil (curva da
banheira). Portanto, durante este período é normal intervalos menores entre as atividades,
paradas imprevistas e grande participação no custo da manutenção.
A implementação do plano de manutenção passa invariavelmente pela fase de
estruturação da manutenção preventiva. Após o preenchimento das planilhas da FMEA e
avaliação do diagrama de decisão (mostrado na figura 2.22), a etapa subsequente é a
elaboração de um ‘Manual de Manutenção Preventiva’ onde se encontram informações
relevantes e a programação das atividades recomendadas.
O manual serve como guia para os responsáveis pela execução das atividades e como
documento para registro das atividades realizadas. Durante muito tempo utilizou-se o manual
impresso, porém com a atual disponibilidade de recursos digitais que possibilitam a
atualização e acompanhamento em tempo real, estes documentos físicos estão se tornando
obsoletos. Entretanto, a preparação do material é feita da mesma maneira, seja impresso ou
digital. É recomendado que o manual contenha os seguintes tópicos:
�91
Introdução
Neste tópico estarão disponíveis informações importantes para o entendimento de
todos aqueles que forem executar as atividades, como: objetivo do manual, referências
(catálogos, manuais, diagramas, desenhos técnicos), considerações gerais, instruções,
precauções referentes à segurança, meio ambiente e saúde, e qualquer tipo de informação
extra que a equipe de manutenção julgar relevante.
Lista de Equipamentos
Listagem com todos os equipamentos contidos na programação das atividades.
Características Principais
Dados sobre as principais características dos equipamentos, como: dimensões,
capacidades, limites de operação, números de registro em órgãos reguladores, etc.
Tabelas de Registro
Se houver necessidade, o manual pode conter tabelas para registro de abastecimentos
periódicos de materiais como água, óleo, combustíveis, etc.
Atividades Gerais
Listagem de todas as atividades da manutenção preventiva separadas por equipamento,
discriminando a frequência e o responsável por cada atividade.
Atividades Programadas
É o foco do manual. As atividades são organizadas de forma cronológica por datas, a
começar no primeiro dia do ano e terminando no último. Em determinada data pode haver
qualquer combinação de atividades, por exemplo, em 17 de outubro 2018, pode haver a
programação de atividades semestrais, anuais e a cada 10.000 horas de funcionamento. Deve-
se conter checklists, espaços ou campos para preenchimento, registro e observações das
atividades.
�92
Para ilustrar, a figura 6.3 mostra um exemplo de planilha de checklist para as
atividades trimestrais do chefe de máquinas de um dos rebocadores da frota de embarcações
da empresa Tranship e a figura 6.4 mostra o plano de manutenção de motores e geradores de
grande porte de aplicação naval da fabricante WEG.
FIGURA 6.3 - ATIVIDADES TRIMESTRAIS DO CHEFE DE MÁQUINAS DE UM REBOCADOR Fonte: Acervo pessoal
�93
FIGURA 6.4 - PLANO DE MANUTENÇÃO DE MOTORES E GERADORES DE GRANDE PORTE DE APLICAÇÃO NAVAL
Fonte: WEG - Catálogo Plano de Manutenção Motores e Geradores de Grande Porte Aplicação Naval (2014)
�94
7 CUSTO DE O&M, ACESSIBILIDADE E OUTROS ASPECTOS
7.1 CONTEXTUALIZAÇÃO
A atividade de manutenção tem a responsabilidade não apenas de corrigir ou prevenir
uma falha mas também de suprir todos os requisitos para que o reparo seja realizado. A
logística necessária para se reparar um equipamento pode ser extremamente complexa. Custo
da operação, acessibilidade ao local de manutenção, impacto ao meio ambiente, quantidade de
pessoal, transporte da equipe, ferramentas e peças, e o tempo mínimo para determinado reparo
são alguns dos aspectos que a equipe de manutenção deve se encarregar.
Quando se fala nos conversores de energia de ondas instalados à uma distância da
costa, é comum o uso do termo ‘weather window’, que pode ser traduzido como janela
meteorológica. É definido como um intervalo de tempo no qual a previsão meteorológica
indica que um determinado conjunto de operações marítimas ou atividades de construção
offshore podem ser realizadas dentro de seus limites máximos para a altura da onda, a
velocidade do vento, etc.
A execução da manutenção planejada de um WEC na região nearshore ou onshore
depende das janelas meteorológicas, da distância do porto, dos requisitos da embarcação para
atendimento, da disponibilidade de peças de reposição e das taxas de falhas previstas. Outro
ponto importante é que a manutenção geralmente requer tempo de inatividade para o
dispositivo, afetando negativamente a disponibilidade.
Umas das principais questões relacionadas com os conversores de energia offshore é a
escassez de embarcações adequadas para condições climáticas adversas e o longo tempo que
deve ser esperado para as operações de manutenção.
Neste tópico será apresentado uma perspectiva dos principais parâmetros
(acessibilidade, janelas meteorológicas e o intervalo entre as janelas meteorológicas) que
influenciam nos custos de operação e manutenção (O&M) de um WEC, com base em
GUANCHE et al. (2015).
�95
7.2 VISÃO GERAL SOBRE A ACESSIBILIDADE
Considerando a premissa de que uma boa região para extração da energia das ondas é
aquela na qual o estado de mar apresenta boa regularidade quanto a presença de ondas, essa
mesma região terá como problema intrínseco a dificuldade de acesso e execução da
manutenção.
A disponibilidade de ondas como recurso energético e a acessibilidade são fatores que
causam grande impacto no retorno financeiro deste tipo de tecnologia e, portanto, o estudo
sobre a quantidade de janelas meteorológicas disponíveis é de suma importância para a
escolha do local de instalação e consequente redução na previsão dos custos.
Segundo GUANCHE et al. (2015), a acessibilidade de um WEC para a realização das
atividades de O&M tem como principais indicadores os seguintes parâmetros representativos
do estado de mar:
• Altura de onda significativa (Hs): o limite da Hs depende do tipo de embarcação utilizada
no atendimento e do tipo de estrutura offshore a ser embarcada, e varia de 1,5 a 2 metros.
• Período de Pico (Tp): o limite para o Tp também depende do tipo de embarcação e
usualmente varia de 4 a 16 segundos a depender da direção de propagação da onda em
relação à embarcação.
• Velocidade do vento e da correnteza: são parâmetros relevantes e devem ser estudados de
acordo com a embarcação, o limite da velocidade de vento varia entre 8 m/s e 15 m/s.
Em seu trabalho, GUANCHE et al. (2015), realiza uma série de análises de forma
global, dentre elas, a avaliação dos indicadores ‘acessibilidade’ para diferentes valores de Hs,
‘média anual de janelas meteorológicas’ e ‘tempo médio de espera por uma janela
meteorológica’, todos de grande importância na relação entre operação do WEC e condições
climáticas, e por consequência são levados em conta no estudo sobre a localização de
instalação dos diferentes tipos de conversores de energia de ondas.
É de interesse do presente trabalho apresentar alguns resultados do estudo supracitado,
como uma forma de consulta para trabalhos futuros sobre a manutenção ou outros assuntos
correlacionados, ainda que este não tenha sido feito com maior detalhamento para a costa
brasileira.
�96
7.2.1 Acessibilidade
A acessibilidade é definida como a porcentagem do tempo que o dispositivo pode ser
acessado. A figura 7.1 mostra em escala global os níveis de acessibilidade em porcentagem do
ano, assumindo que a altura da onda seja a única variável que define acessibilidade.
FIGURA 7.1 - ACESSIBILIDADE (%) PARA DIFERENTES LIMITES DE ALTURA DE ONDA Fonte: GUANCHE et al. (2015)
7.2.2 Janelas Meteorológicas e Tempo de Espera
Assim como comentado anteriormente, as janelas meteorológicas são de extrema
importância para as atividades de O&M, já que as atividades de manutenção necessitam de
um intervalo de tempo suficientemente grande para serem realizadas. Não é difícil concluir
que saber o tempo médio de espera por uma janela meteorológica é igualmente relevante para
a manutenção, pois este tempo é também contabilizado nas horas improdutivas. A análise
destes parâmetros pode ser aplicada de forma similar para os processos de instalação e
�97
descomissionamento dos dispositivos conversores, bem como para outras tecnologias
instaladas em ambiente marinho longe da costa, como é o caso de fazendas eólicas.
Para ilustrar a influência das condições climáticas e do estado de mar, a figura 7.2
abaixo, mostra a distribuição em porcentagem das causas do tempo de inatividade de uma
fazenda de energia eólica offshore. Nota-se que apenas 3% do tempo de inatividade do
equipamento é decorrente do tempo de reparo, enquanto quase 90% é tempo de espera, 7,2%
tempo gasto em logística e 0,4% é tempo de viagem.
FIGURA 7.2 - DISTRIBUIÇÃO(%) DO TEMPO DE INATIVIDADE DE UMA FAZENDA EÓLICA OFFSHORE Fonte: Adaptado de WAVEC OFFSHORE RENEWABLE (2013)
Baseado em outros estudos, GUANCHE et al. (2015) cita que uma janela de 12 horas
é necessária para 6 horas de trabalho efetivo de manutenção. Tendo isso em mente, serão
exibidos somente os resultados para janelas de 12 horas.
A figura 7.3 mostra os resultados para a média anual de janelas meteorológicas de 12
horas e o respectivo desvio padrão. Nota-se que o número máximo de janelas de 12 horas em
um ano é de 730. Pode-se reparar na figura que existem diversos cenários ao longo da costa
brasileira, sendo a maioria com valores acima de 200 janelas anuais, o que representaria um
número de horas de trabalho efetivo acima de 1200 horas anuais. O desvio padrão apresentado
possui valores nem baixos nem altos demais, porém pode representar uma dificuldade na
previsibilidade do número de janelas.
�98
EsperaLogísticaReparoViagem
FIGURA 7.3 - MÉDIA ANUAL DE JANELAS METEOROLÓGICAS DE 12 HORAS E DESVIO PADRÃO Fonte: GUANCHE et al. (2015)
Mais adiante, na figura 7.4 são apresentados os resultados para o tempo médio de
espera por uma janela de 12 horas e o respectivo desvio padrão. Percebe-se que quase em sua
totalidade, a costa brasileira apresenta tempo médio de espera abaixo de 3 dias e um desvio
padrão abaixo de 7 dias.
Analisando as figuras 7.3 e 7.4, pode-se dizer que a costa brasileira possui um cenário
promissor para a utilização dos conversores de energia de ondas, sob a perspectiva da
manutenção. Como a disponibilidade e a acessibilidade são antagônicas, ou seja, o aumento
de uma significa a redução da outra, é recomendável que na busca pelo local ideal para a
aplicação de um WEC, o equilíbrio entre esses dois indicadores seja atendido.
Frente a necessidade de maiores informações sobre resultados para janelas diferentes
de 12 horas, deve-se consultar GUANCHE et al. (2015), onde é possível encontrar análises
feitas com janelas de 6 ou 24 horas.
�99
FIGURA 7.4 - TEMPO MÉDIO DE ESPERA POR UMA JANELA DE 12 HORAS (EM DIAS) E O DESVIO PADRÃO Fonte: GUANCHE et al. (2015)
7.3 VISÃO GERAL SOBRE O CUSTO
Vimos anteriormente em [3.5.1] que a manutenção exige uma série de requisitos para
que um reparo seja realizado de maneira eficaz e com isso existe um custo que afeta
diretamente no retorno financeiro. Para o cálculo deste custo, o tópico [2.5.4.6] apresenta uma
análise simplificada.
Se considerarmos que o WEC irá operar dentro dos limites estabelecidos em projeto e
que o seu planejamento de manutenção será respeitado, pode-se dizer que as chances de uma
falha ocorrer, seja ela de qualquer natureza, será bastante similar independentemente do local
de instalação. Levando em conta este cenário, os fatores de maior influência no custo da
manutenção serão a distância do porto ao dispositivo e a acessibilidade do mesmo. Existe uma
vasta literatura referente aos custos típicos da manutenção e portanto, a realização de um
estudo mais aprofundado do custo da manutenção em razão da acessibilidade do WEC é
fortemente recomendado por ser um assunto ainda pouco explorado para o litoral brasileiro.
�100
A objetivo da análise do custo relacionado à acessibilidade é fornecer aos responsáveis
pela escolha do local de instalação do conversor a informação de qual localidade possui maior
produção de energia com o menor custo em termos de O&M. Para exemplificar a influência
da acessibilidade no custo, a figura 7.5 mostra a distribuição em porcentagem dos custo de
O&M de uma fazenda de energia eólica offshore. Nota-se que 55% do custo é representado
pela improdutividade.
FIGURA 7.5 - DISTRIBUIÇÃO(%) DO CUSTO DE O&M DE UMA FAZENDA EÓLICA OFFSHORE Fonte: Adaptado de WAVEC OFFSHORE RENEWABLE (2013)
O custo de O&M ($/kWh) é calculado considerando o custo real de operação e a perda
de receita pelo tempo improdutivo do dispositivo, que durante o período de espera por uma
janela e enquanto ocorre efetivamente um reparo, não há produção de energia. GUANCHE et
al. (2015) sugere uma divisão do custo das atividades de manutenção em três tipos:
- Custo por hora enquanto a embarcação espera pelo início das atividades (tempo de
espera por uma janela meteorológica)
- Custo fixo referente a mobilização da embarcação
- Custo por hora enquanto o dispositivo está sendo reparado
Uma comparação entre as localidades elegíveis para a instalação pode ser efetuada,
dividindo-se o custo total de O&M pela quantidade de energia produzida para um mesmo
número de falhas dentro de um ano. Desta forma, obtém-se a informação do local mais
adequado para instalação do WEC. Portanto, é recomendação do presente trabalho que se
estude as localidades do litoral brasileiro que apresentam melhor relação entre disponibilidade
de recurso e acessibilidade.
�101
EquipamentosMaterialMão de ObraPerdas de receita
8 CONCLUSÃO
Este trabalho teve como objetivo iniciar os estudos acerca da manutenção do
conversor de energia de ondas (WEC) do tipo ponto absorvedor em desenvolvimento pelo
Programa de Planejamento Energético (PPE) da UFRJ, e desta maneira, auxiliar na
elaboração do planejamento de manutenção mecânica do dispositivo.
Pelas características do projeto, constatou-se a necessidade de um planejamento com
foco em confiabilidade (MCC). A FMEA é uma ferramenta poderosa se construída da maneira
correta e é a etapa inicial na implementação da MCC. Para a Análise do Modo de Falha e seus
Efeitos (FMEA), o capítulo 4 se prestou a identificar os equipamentos críticos baseado na
comparação com outros tipos de tecnologia que ultrapassaram a fase de testes e já estão em
operação. Os equipamentos “gerador elétrico” e “caixa de engrenagens” contidos no sistema
de transmissão de potência foram avaliados como os mais críticos. Além disso, no mesmo
capítulo foram reunidos uma série de defeitos e falhas que podem afetar os sistemas e
subsistemas do WEC e portanto, são dados valiosos para os projetistas que podem investigar
maneiras de evitá-los e realizar as alterações necessárias ainda na fase de desenvolvimento do
equipamento.
A partir dessas informações, no capítulo 5 foi possível avaliar 71 modos de falha,
sendo 24 para o Sistema Estrutural e 47 para o Sistema de Transmissão de Potência (PTO).
Dentre eles, 12 foram avaliados como sendo de alto risco, 35 de médio risco e 24
apresentaram baixo risco. O principal fator considerado na avaliação de risco foi a
consequência financeira gerada pela falha correspondente. Outros fatores como a segurança
de pessoas e comunidades, danos à terceiros, impactos no meio ambiente e percepção social
foram considerados de baixa relevância para o projeto. Estas informações contribuem para o
projeto de tal forma que permite aos colaboradores o desenvolvimento mais detalhista e de
maneira hierarquizada dos sistemas (no que diz respeito às falhas) que compõem o
dispositivo, seja em fase de protótipo ou de operação, e com isso aumenta-se a
disponibilidade e a confiabilidade.
Por falta de conhecimento e maiores informações, não foi possível realizar o
preenchimento da planilha FMEA para outros sistemas, como é o caso do Sistema Elétrico e
Eletrônico, pois estes ainda não foram estudados e definidos. Contudo, os defeitos e falhas
desses sistemas que foram reunidos no capítulo 4, servirão como fonte de informação para a �102
continuação dessas avaliações que irão compor a base da MCC. Também foi uma limitação
para este trabalho, a incerteza na definição dos equipamentos e componentes que constituirão
os sistemas, impossibilitando desta maneira, que a quantidade de modos de falha avaliados
fosse maior que os 71 apresentados nas planilhas, apesar deste número já ser expressivo.
Na sequência, o capítulo 6 discorreu sobre os desdobramentos deste trabalho no que
diz respeito às etapas pós preenchimento das planilhas FMEA. Uma lista com recomendações
de métodos de detecção de falhas foi elaborada, mostrando o parâmetro medido e a técnica
utilizada, facilitando na orientação de pesquisas para se determinar quais serão aplicados ao
conversor de energia de ondas. Dentre os métodos citados, a Análise de Vibrações é
considerada imprescindível, e por isso, houve uma abordagem destacando a relevância desta
técnica para o dispositivo e a sugestão do software de monitoramento AD4 desenvolvido pelo
Laboratório de Ensaios Dinâmicos e Análise de Vibração (LEDAV), sem grande
aprofundamento sobre o seu funcionamento.
Outra etapa discutida e que deve ser realizada após a FMEA ser aplicada a todos os
sistemas do dispositivo, é a criação de um plano de manutenção preventiva. Após os modos
de falha passarem pelo Diagrama de Decisão, a programação das atividades deve ser
elaborada e para isso foram mostrados os principais pontos da construção de um manual de
manutenção preventiva e um exemplo de programação de atividades feito por uma fabricante
conhecida no mercado.
Por último, aspectos de grande relevância para manutenção foram discutidos, dentre
eles a acessibilidade e o custo relacionado à O&M. Baseado em estudos realizados para outros
conversores de energia de ondas, foram mostrados os aspectos que influenciam na
manutenção e nas escolhas de projeto. O fator considerado primário para a viabilidade do
projeto é o local de instalação do dispositivo por representar uma grande fatia do custo. E por
isso foi recomendado que seja feito um estudo sobre as localidades do litoral brasileiro que
apresentam melhor relação entre disponibilidade de recurso e acessibilidade.
Apesar de não serem o foco principal deste estudo, os assuntos tratados nos capítulos
6 e 7 são de grande importância e interesse no âmbito da manutenção. Por isso, foram
abordados de maneira concisa, sem um maior desenvolvimento, mas com a justificativa de
alertar aos interessados sobre os aspectos que não podem deixar de serem trabalhados.
�103
Por se tratar de um equipamento ainda em fase de desenvolvimento e seus
componentes ainda não terem sido escolhidos em definitivo, o planejamento da manutenção
do conversor de energia de ondas ainda não pode ser proposto de maneira prática. Contudo,
este trabalho discute sobre conceitos, técnicas e ferramentas para uma alta confiabilidade, que
irão proporcionar ao conversor de energia de ondas longos períodos de funcionamento sem
interrupções, baseado na técnica Análise dos Modos de Falha e seus Efeitos, cumprindo com
os objetivos propostos incialmente.
Sugestão para Trabalhos Futuros
A manutenção é um assunto que foi pouco explorado no desenvolvimento do
conversor e por isso ainda tem muito a ser discutido. Algumas questões presentes neste
trabalho precisam ser mais aprofundadas e outras que sequer foram mencionadas devem
também ser estudadas. A seguir, são destacados algumas sugestões de assuntos para serem
abordados em trabalhos relacionados a manutenção do WEC.
• Após seleção definitiva dos sistemas, equipamentos e componentes que serão utilizados no
conversor, deve-se elaborar de forma detalhada a FMEA para cada um deles;
• Estudo aprofundado sobre a monitoração do conversor, por análise de vibrações e a
possibilidade de utilização de outras técnicas;
• Investigar o método que analisa e monitora as emissões acústicas de um mecanismo em
operação e verificar aplicabilidade para WECs. O algoritmo baseia-se no reconhecimento
de padrões dos sinais obtidos para avaliação automática da integridade das estruturas.
• Elaboração de um software de Planejamento e Controle da Manutenção (PCM);
• Estudo sobre a relação disponibilidade/acessibilidade ao longo da costa brasileira para
identificação dos melhores locais de instalação do dispositivo;
• Estudo sobre a influência da manutenção no impacto ao meio ambiente;
• Análise das estratégias para realização das atividades de manutenção: reparo offshore ou
onshore, tipos de transporte utilizados para a manutenção, etc.
�104
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
ABNT, NBR 5462:1994 - Confiabilidade e Mantenabilidade.
ALVAREZ, O. E., 1988, Manual de Manutenção Planejada. João Pessoa, Universitária UFPB.
AMBUHL, S., 2015. Reliability of Wave Energy Converters. PhD thesis defended in public at Aalborg University, Aalborg, Denmark.
COE, R. G.; YU, Y.-H.; van RIJ, J., 2018. "A Survey of WEC Reliability, Survival and Design Practices." Energies, v. 11, no. 1: 4, January.
D’EGMONT, L. B. F., 2017. Avaliação de um dispositivo conversor de energia de ondas do mar e o papel das patentes nos projetos de engenharia. Projeto de Graduação. UFRJ/ Escola Politécnica, Rio de Janeiro, Brasil.
DREW, B.; PLUMMER, A. R.; SAHINKAYA, M. N., 2009, “A review of wave energy converter technology”. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy, v. 223, n. 8, pp. 887–902, December.
GOMES, L. A. P., 2017. Análise de Flambagem de uma estrutura nearshore para extração de energia das ondas oceânicas. Projeto de Graduação, UFRJ/ Escola Politécnica, Rio de Janeiro, Brasil.
GUANCHE R., De ANDRES A.; LOSADA I. J.; et al., 2015, “A global analysis of the operation and maintenance role on the placing of wave energy farms”. Energy Conversion and Management, v. 106: pp. 440-456.
ISHIKAWA, A. K., 2017. Análise do Desempenho de Flutuadores com Diferentes Geometrias para Otimização de um Conversor de Energia das Ondas. Projeto de Graduação, UFRJ/ Escola Politécnica, Rio de Janeiro, Brasil.
KAHN, B. de M., 2017. Estudo Hidrodinâmico de Geometria de um Flutuador para um Dispositivo Conversor de Energia das Ondas. Projeto de Graduação, UFRJ/ Escola Politécnica, Rio de Janeiro, Brasil.
KENNY, C.J.; FINDLAY, D.; LAZAKIS, I.; et al., 2016, “Development of a Condition Monitoring System for an Articulated Wave Energy Converter”. In Proceedings of the European Safety and Reliability Conference (ESREL 2016), Glasgow, Scotland, 25–29 September.
�105
KENNY, C.J.; FINDLAY, D.; THIES, P.R.; et al., 2017, “Lessons Learned from 3 Years of Failure: Validating an FMEA with Historical Failure Data”. In Proceedings of the 12th European Wave and Tidal Energy Conference (EWTEC2017), Cork, Ireland, 27 August–1 September.
LAFRAIA, J., 2001, Manual de Confiabilidade, Manutenabilidade e Disponibilidade. Rio de Janeiro, Qualitymark.
LEDAV; COPPE; UFRJ. Sistema Supervisório e de Automação e Controle para Usina Eólica.
LÓPEZ, I.; ANDREU J.; CEBALLOS S.; et al., “Review of Wave Energy Technologies and the Necessary Power - Equipment”, Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 27, p. 413 – 434, 2013.
NSK, Catálogo Bearing Doctor, 2001. Disponível em: <http://www.nsk.com.br/upload/file/B08.pdf>. Acesso em: 19 de agosto de 2018.
OKORO, U.; KOLIOS, A.; CUI, L., 2017, “Multi-criteria risk assessment approach for components risk ranking—The case study of an offshore wave energy converter”. International Journal of Marine Energy, v. 17, pp. 21–39.
PIRES, L. de A., 2018. Avaliação de Forças Ambientais para Análise de Ancoragem e Transporte de Dispositivo Conversor de Energia de Ondas. Projeto de Graduação, UFRJ/ Escola Politécnica, Rio de Janeiro, Brasil.
PORTAL ENERGIA: Principais avarias elétricas e mecânicas em Aerogeradores. Disponível em: <www.portal-energia.com/principais-avarias-electricas-mecanicas-aerogeradores>. Acesso em: 19 de agosto de 2018.
RICARTE, E. B., 2007, Avaliação de Sítios para o Aproveitamento dos Recursos Energéticos das Ondas do Mar. Tese de D.Sc., COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
RINALDI G.; THIES P. R.; WALKER R.; et al., 2016, “On the Analysis of a Wave Energy Farm with Focus on Maintenance Operations”. Journal of Marine Science and Engineering, v. 4, n. 51.
SEQUEIRA, C. D., 2012. A Análise de Vibrações como Ferramenta para a Melhoria da Manutenção em Aerogeradores. Tese de D.Sc., FCT, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa, Lisboa, Portugal.
SILVA, D. G. P., 2014. Potencial de geração de energia por fontes renováveis para estações estratégicas e isoladas de sinalização náutica da Marinha do Brasil. Dissertação de Mestrado. UFRJ/COPPE, Rio de Janeiro, Brasil.
�106
SILVA, G. A. C., 2017. Proposição de um sistema de transporte e instalação para dispositivo de conversão de energia de ondas. Projeto de Graduação, UFRJ/ Escola Politécnica, Rio de Janeiro, Brasil.
SPAMER, F. R., 2009. Técnicas Preditivas de Manutenção de Máquinas Rotativas. Projeto de Graduação, UFRJ/ Escola Politécnica, Rio de Janeiro, Brasil.
TORRES, C. B. de A., 2018. Análise de Sistema Deslizante para Conversor de Energia das Ondas. Projeto de Graduação, UFRJ/ Escola Politécnica, Rio de Janeiro, Brasil.
TURCI, D. R. B., 2018. Dimensionamento de Dispositivo Mecânico para Geração de Energia Elétrica pelas Ondas do Mar. Projeto de Graduação, UFRJ/ Escola Politécnica, Rio de Janeiro, Brasil.
VIANA, H. R. G., 2002, PCM, Planejamento e Controle de Manutenção. 1 ed. Rio de Janeiro, Qualitymark.
WAVEC OFFSHORE RENEWABLE, Operation and Maintenance of Marine Energy Systems, 2013. Disponível em: <www.energyin.com.pt/contents/documentlist/13739884157027.pdf> Acesso em: 21 de Agosto de 2018.
WEG, Artigo Técnico Motores Elétricos Assíncronos, 2015. Disponível em: <http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-curso-dt-6-motores-eletricos-assincrono-de-alta-tensao-artigo-tecnico-portugues-br.pdf>. Acesso em: 10 de agosto de 2018.
WEG, Catálogo Plano de Manutenção Motores e Geradores de Grande Porte Aplicação Naval, 2014. Disponível em: <http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-plano-de-manutencao-motores-e-geradores-de-grande-porte-aplicacao-naval-50049454-catalogo-portugues-br.pdf>. Acesso em: 10 de agosto de 2018.
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