Nobreak Modular para Subestações UPS
GEMPI • GACGA • Equipe GACGA - Engenharia e Confiabilidade de Usina
Participantes e líderes
Demonstração em 30s
Formato vertical, estilo Reels
Documentação do projeto
Material estruturado enviado pela equipe para avaliação da banca.
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.