Voltar ao visão geral
Inovação de ProcessoEm avaliaçãoFórum de Engenharia e Tecnologia (FET)

Nobreak Modular para Subestações UPS

GEMPI • GACGA • Equipe GACGA - Engenharia e Confiabilidade de Usina

Participantes e líderes

JAJose AlvarengaGestor
SASuele AlmeidaFacilitador
Foto de Gilmar RiosGilmar RiosParticipante
Foto de Dyulia Rossi FiorioDyulia Rossi FiorioApresentador
Foto de Bruno Mendonca JustoBruno Mendonca JustoParticipante
Foto de Marcelo GuerraMarcelo GuerraParticipante
Foto de Raissa BrancoRaissa BrancoParticipante

Demonstração em 30s

Formato vertical, estilo Reels

0:30

Documentação do projeto

Material estruturado enviado pela equipe para avaliação da banca.

GEMPI_INP_FET_14375_Nobreak Modular para Subestações UPSDocumento estruturado • PDF Abrir

Nota técnica

0

Voto popular

0

Ganho estimado

Chance de ser Campeão MPSA

8.3%

Seletiva (Manutenções): 6 trabalhos disputando 1 vaga(s) — 17%. Etapa MPSA: 6 finalistas — 50%.

7 participantes envolvidos

Resumo

A condição futura prevê a aquisição de seis nobreaks modulares de 10 kVA, distribuídos em três subestações, com duas unidades por instalação. A nova solução foi desenvolvida pela engenharia para elevar a confiabilidade, ampliar a mantenabilidade e reduzir o custo total do ciclo de vida. Cada nobreak modular possui vida útil estimada de vinte anos e custo aproximado de R$ 60 mil, correspondente a 20% acima do equipamento convencional. Assim, o investimento inicial estimado para as seis unidades será de R$ 360 mil, valor superior ao ciclo atual de aquisição, porém compensado pela redução das substituições recorrentes e das intervenções de porte. A instalação de duas unidades por subestação permite estruturar redundância operacional, reduzindo a possibilidade de perda simultânea da alimentação das cargas críticas. A concepção modular também disponibiliza espaço para expansão e instalação de módulos adicionais, possibilitando configuração redundante, manutenção por módulos e recuperação mais rápida diante de falhas. Dessa forma, componentes podem ser substituídos sem a necessidade de renovação integral do equipamento, aumentando a disponibilidade e reduzindo o tempo médio de reparo. A solução contempla adequação das tensões de entrada e saída, banco de baterias, autonomia definida para as cargas e gabinete com grau de proteção compatível com o ambiente industrial. Também incorpora proteções contra surtos coordenadas com os requisitos atualizados da ABNT NBR 5419, fortalecendo a proteção dos sistemas eletrônicos. No horizonte de vinte anos, espera-se reduzir o CAPEX acumulado, os estoques, as mobilizações e os riscos de parada, consolidando uma arquitetura padronizada, expansível e mais segura.

Problema resolvido

A condição atual das três subestações é caracterizada pelo uso de nobreaks convencionais de 10 kVA, destinados à alimentação de cargas críticas de automação, controle, proteção e comunicação. O histórico operacional demonstra recorrência de falhas em ciclos próximos de três anos, provocando perda de confiabilidade, necessidade de operação em bypass, exposição das cargas a interrupções e aumento do risco de paradas produtivas nas usinas, no mineroduto e nos sistemas auxiliares. Para reduzir a probabilidade de falha em serviço, a estratégia de manutenção passou a prever a substituição preventiva desses equipamentos a cada dois anos, mesmo antes do término esperado de sua vida útil. Essa estratégia preserva temporariamente a continuidade operacional, porém gera elevada necessidade de CAPEX e repetição de intervenções. Considerando seis nobreaks, sendo dois instalados em cada subestação, e custo aproximado de R$ 50 mil por equipamento, cada ciclo de substituição representa investimento direto de cerca de R$ 300 mil, sem considerar engenharia, transporte, montagem, comissionamento, adequações elétricas, descarte e mobilização das equipes. Em um horizonte de vinte anos, a repetição desse modelo pode resultar em vários ciclos de aquisição e substituição. Além do impacto financeiro, a arquitetura convencional apresenta menor flexibilidade para expansão, manutenção e redundância. A indisponibilidade de uma unidade pode transferir maior risco para o equipamento remanescente ou exigir operação temporária sem proteção adequada. Também existem limitações relacionadas à padronização das proteções contra surtos, à reposição de componentes e à sustentabilidade do estoque de sobressalentes, mantendo elevada a exposição operacional e financeira ao longo do período.

Impacto gerado

Os ganhos de segurança estão relacionados à melhoria das condições de manutenção, inspeção e intervenção nos nobreaks das três subestações. Os equipamentos atuais possuem componentes instalados em espaços reduzidos, com acesso limitado e elevada concentração de cabos, conexões e partes internas. Essa configuração dificulta a identificação de falhas, a substituição de componentes e a execução dos serviços, aumentando o tempo de exposição dos profissionais aos riscos elétricos, ergonômicos e operacionais. A solução modular foi projetada com melhor organização interna, separação funcional dos componentes e acesso facilitado aos módulos de potência, baterias, dispositivos de proteção e conexões. Essa arquitetura permitirá realizar diagnósticos e substituições de maneira mais controlada, reduzindo improvisações, movimentações inadequadas e contato desnecessário com partes energizadas. A possibilidade de retirar ou substituir somente o módulo defeituoso também diminui a complexidade das intervenções e o tempo necessário para manutenção. A instalação de dois nobreaks por subestação proporcionará redundância operacional, permitindo planejar intervenções em uma unidade enquanto a outra mantém as cargas críticas, conforme a capacidade prevista. Com procedimentos de bloqueio, desenergização, aterramento e verificação de ausência de tensão, a solução contribuirá para atividades mais seguras, padronizadas e previsíveis, além de reduzir falhas humanas, operações emergenciais e riscos de desligamentos inesperadosA implantação dos nobreaks modulares proporcionará ganho ambiental pela redução da geração de resíduos eletroeletrônicos ao longo do ciclo de vida dos ativos. Na condição atual, a estratégia de manutenção prevê a substituição preventiva dos equipamentos a cada dois anos, devido ao histórico de falhas observado próximo ao terceiro ano de operação. Considerando seis nobreaks instalados em três subestações, essa prática pode gerar o descarte frequente de gabinetes, placas eletrônicas, módulos de potência, componentes de controle, cabos e materiais associados. Com a adoção da solução modular, projetada para uma vida útil de até vinte anos, a necessidade de substituição completa será reduzida. Em caso de falha, a manutenção poderá ser direcionada ao módulo defeituoso, preservando o gabinete, a infraestrutura elétrica e os componentes que permanecerem em boas condições. Essa característica favorece o reaproveitamento de partes, reduz a demanda por matérias-primas e diminui o volume de sucata encaminhado para armazenamento, transporte, reciclagem ou descarte especializado. A solução também reduz mobilizações, embalagens, transporte de equipamentos e consumo de recursos relacionados às intervenções. Dessa forma, o projeto contribui para princípios de economia circular, gestão de resíduos, aumento da durabilidade dos ativos e redução do impacto ambiental associado às substituições recorrentes dos nobreaks.O principal ganho de performance está relacionado ao aumento da disponibilidade, confiabilidade e capacidade de recuperação dos sistemas elétricos que alimentam cargas críticas de automação, controle, proteção e comunicação. A solução será composta por nobreaks modulares de 10 kVA, instalados em pares, com duas unidades em cada uma das três subestações. Essa configuração permitirá estabelecer redundância operacional, reduzindo a probabilidade de perda total da alimentação estabilizada durante falhas, manutenções ou intervenções em um dos equipamentos. A arquitetura modular facilita a substituição de módulos de potência e componentes específicos, sem exigir a retirada completa do nobreak. Isso reduz o tempo médio de reparo, melhora a mantenabilidade e permite retorno rápido à condição normal de operação. O gabinete também possui espaço para expansão futura, possibilitando adequações de capacidade ou inclusão de redundância adicional conforme o crescimento das cargas. A solução funcionará como UPS industrial, fornecendo tensão estabilizada, autonomia por banco de baterias e proteção para equipamentos sensíveis. Também serão incorporadas proteções coordenadas contra surtos, alinhadas à estratégia prevista na ABNT NBR 5419. Como resultado, espera-se reduzir falhas por distúrbios elétricos, evitar operações em bypass, aumentar a continuidade dos processos e fortalecer a segurança operacional das subestações, usinas e sistemas do mineroduto.O ganho financeiro está associado à redução do custo total de propriedade dos nobreaks ao longo de sua vida útil. Atualmente, a estratégia preventiva prevê a substituição dos equipamentos a cada dois anos, em razão do histórico de falhas próximo ao terceiro ano. Considerando seis nobreaks convencionais de 10 kVA, ao custo aproximado de R$ 50 mil por unidade, cada ciclo de renovação representa investimento estimado em R$ 300 mil, sem incluir engenharia, transporte, montagem, comissionamento, adequações elétricas, descarte e mobilização das equipes. Os nobreaks modulares possuem custo estimado 20% superior, equivalente a R$ 60 mil por unidade. Assim, a aquisição inicial das seis unidades representa cerca de R$ 360 mil. Embora o investimento inicial seja R$ 60 mil maior, a vida útil projetada de até vinte anos reduz a necessidade de substituições completas e evita repetição de CAPEX. A modularidade permite substituir apenas componentes ou módulos defeituosos, diminuindo despesas com aquisição integral, tempo de intervenção e estoque de equipamentos completos. A redundância reduz a exposição a perdas produtivas decorrentes de falhas de alimentação. No horizonte de vinte anos, a solução tende a proporcionar economia significativa, maior previsibilidade orçamentária, menor custo de manutenção e melhor retorno sobre o capital investido.