trabalho: energia eólica – a manutenção em aerogeradores

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Trabalho: Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores Mestrando: Jammy Ferreira Graçoeiro Unidade Curricular de Manutenção Industrial – Prof. Doutor Tomé Ribeiro Mestrado em Engenharia e Gestão Industrial Universidade Lusíada de Vila Nova de Famalicão Julho de 2008

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Trabalho:

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Mestrando: Jammy Ferreira Graçoeiro

Unidade Curricular de Manutenção Industrial – Prof. Doutor Tomé Ribeiro

Mestrado em Engenharia e Gestão Industrial

Universidade Lusíada de Vila Nova de Famalicão

Julho de 2008

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 1

Índice Pag. Introdução 2

1 Aerogeradores

1.1 Introdução 4

1.2 Características dos Aerogeradores 6

1.3 Ciclo de Vida de Aerogeradores 13

2 Manutenção

2.1 Introdução à manutenção 13

2.2 Tipos de manutenção 15

3 Manutenção em Aerogeradores

3.1 Introdução 16

3.2 Tipos de manutenção 17

Conclusão 22

Bibliografia 23

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 2

Introdução

O presente trabalho procura abordar a questão da manutenção em aerogeradores. As

razões que me levaram a efectuar este trabalho, após sugestão do docente da U.C de

Manutenção Industrial, prendem-se com o facto de a curto prazo e em termos

profissionais passar a relacionar-me com a realidade industrial da energia eólica.

Entendo que este é um tema actual quando recentemente foram assinados com o

Estado Português mais duas dezenas de contratos de apoio a projectos de energia

eólica, envolvendo um investimento de mais de 273 milhões de Euros e um incentivo

de cerca de 43 milhões de Euros.

Estes 20 contratos assinados irão representar uma potência instalada de 244,45 MW e

129 aerogeradores.

Segundo dados da Associação Portuguesa de Produtores Independentes de Energia

Eléctrica de Fontes Renováveis (APREN) o nosso país ocupa o nono lugar no 'ranking'

dos países com maior capacidade de produção instalada de energia eólica, um sector

que cresceu 32% nos mercados globais em 2006. Os dados da APREN mostram que

Portugal tem uma capacidade instalada de 1,716 megawatts (MW), o que representa

2,3% do mercado mundial, segundo o relatório de 2006 do Global Wind Energy Council

(GWEC).

Os países com as maiores capacidades de produção instaladas são a Alemanha (20,621

megawatts), Espanha (11,615 MW), os Estados Unidos (11,603 MW), a Índia (6,270

MW) e a Dinamarca (3,136 MW).Em termos de nova capacidade instalada no ano

passado, os Estados Unidos continuam a liderar com 2,454 MW, seguidos da

Alemanha, Índia, Espanha, China, França, Canadá e Portugal, que tem 694 MW .Os

dados do GWEC, que abrangem os desenvolvimentos em matéria de energia em mais

de 70 países em todo o mundo, incluindo Portugal, evidenciam que durante o ano de

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 3

1997 foi instalada uma potência 15,197 MW, elevando a capacidade total instalada de

energia eólica para 72,223 MW.

Perante este boom de crescimento, paralelamente e conforme irão sendo instalados

os Parques Eólicos, irá tornar-se cada vez mais importante o papel da manutenção dos

aerogeradores.

Sem ser especialista na matéria irei procurar explicar como funciona, quais os

componentes de um aerogerador, que tipo de manutenção necessitam.

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 4

1. Aerogeradores

1.1. Introdução

Nos dias de hoje cada vez mais países europeus estão apostar na energia eólica. Uma

energia limpa que face às perturbações do mercado do petróleo e ao cumprimento das

Quotas de Carbono, se torna numa alternativa viável. Foi na Alemanha e Dinamarca,

nas décadas 80 e 90, em que o conhecimento e a investigação na energia eólica foi

concentrado, dando inicio ao fabrico e montagem dos primeiros aerogeradores nesses

países. Na última década a Alemanha destacou-se pela capacidade eólica instalada,

tendo-se igualmente destacado a Espanha. Nos últimos 10 anos um grande número

governos europeus desenvolveu políticas de promoção de energias renováveis, na qual

se inclui a energia de eólica. Os exemplos mais proeminentes são o Reino Unido,

França, Itália, os Países Baixos e os países da Europa de Leste. Portugal apesar de ter

apanhado o comboio mais tarde, tem presentemente um plano ambicioso de

instalação de energia eólica.

No último quarto de século o cenário da energia eólica alterou-se drasticamente. Nos

anos 80 e inicio dos 90 a instalação de aerogeradores era esporádica e com uma

capacidade entre de 100 a 500 kW. Motivado pela evolução e melhoria da tecnologia

dos aerogeradores, e associado a políticas locais e a considerações económicas, a

instalação de aerogeradores passou a ser feita em Parques Eólicos. A partir de 2000, a

potência instalada por aerogerador passou a variar entre 750 kW e 3 MW.

Presentemente encontrar Parques Eólicos com uma capacidade instalada acima dos 50

MW já não é coisa rara. Actualmente já existem protótipos de aerogeradores com

potencias na escala de 4.5 a 6 MW disponíveis e que em breve passaram a ser

comercializados.

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 5

Figura. 1 Atlas europeu do vento

O atlas europeu do vento Fig. 1 demonstra que as zonas com melhores condições do

vento para produção de energia eólica são a Escandinávia, Reino Unido, Irlanda e a

Costa Atlântica do continente Europeu.

A extensão de tempo entre a primeira iniciativa e a última para a exploração de um

Parque Eólico é subdividida em período de desenvolvimento e em período de

construção. A duração do período da construção é conhecida, para um Parque Eólico

inferior a uma capacidade de produção instalada de 15 MW, 3 a 4 semestres e para um

grande Parque Eólico 1 a 2 anos. O ciclo de vida técnica de um aerogerador é de 20

anos.

A duração do período do desenvolvimento é menos previsível. Principalmente o tempo

exigido para as licenças de instalação e a articulação com todas as partes interessadas

no processo. Podemos falar numa extensão de tempo exigida que pode variar entre o

meio ano e mais de 5 anos.

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 6

Por regra o desenvolvimento e funcionamento de um Parque Eólico pode ser

subdivididos nas seguintes quatro fases:

Iniciação e viabilidade

Concepção e Projecto

Construção e Instalação

Operação e manutenção

1.2. Características dos Aerogeradores

Os aerogeradores são máquinas capazes de transformar a energia cinética dos ventos

em energia eléctrica. A energia cinética é convertida em energia mecânica rotacional

pela turbina eólica. Essa energia mecânica é transmitida pelo eixo através de uma caixa

de mudanças ou directamente ao gerador, que realiza a conversão electromecânica,

produzindo energia eléctrica.

A energia eléctrica gerada pode ser injectada directamente na rede eléctrica

convencional (normalmente aerogeradores de grande porte) ou utilizada em sistemas

isolados – electrificação rural (geralmente aerogeradores de pequeno porte).

O princípio de funcionamento como referido atrás baseia-se na conversão da energia

cinética dos ventos em energia eléctrica. Tal processo é resultante do movimento de

rotação causada pela incidência do vento nas pás do aerogerador, que converte a

energia cinética dos ventos em potência mecânica rotacional no eixo do rotor. Essa

potência mecânica é então transmitida ao gerador, que através de um processo de

conversão electromecânica, produz uma potência eléctrica de saída.

As pás das máquinas modernas são dispositivos aerodinâmicos com perfis

especialmente desenvolvidos, equivalentes às asas dos aviões, e que funcionam pelo

princípio físico da sustentação.

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 7

O diagrama a seguir descreve as forças aerodinâmicas vistas no corte de uma pá de

aerogerador.

Figura 2-Diagrama de corte.

Figura 3-Desenho esquemático de um aerogerador.

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 8

A Figura 3 mostra os principais componentes de um aerogerador e que descritos por

PEREIRA (2004) da seguinte forma:

Nacele: Contém os componentes do aerogerador incluindo entre outros a caixa

de engrenagens e o gerador eléctrico;

Pás do rotor: Capturam a energia existente no vento e a transfere para o cone

do rotor;

Cone do rotor: Liga as pás ao eixo de baixa velocidade da turbina eólica;

Eixo de baixa velocidade: Conecta o cone do rotor a caixa de engrenagens. Em

uma turbina moderna o eixo giro entre 9 e 30 rpm. Nesse eixo estão instaladas

as tubulações hidráulicas utilizadas para habilitar a operação do freio

aerodinâmico;

Caixa de mudanças: É utilizada para converter a baixa rotação e o alto

conjugado da turbina eólica em alta velocidade e mais baixo conjugado que

podem ser usados pelo gerador. Em máquinas de 600 a 750kW, por exemplo, a

relação de mudanças é de aproximadamente 1:50;

Eixo de alta velocidade: Acciona o gerador eléctrico. Ele pode ser equipado

com um freio a disco, usado em caso de falha do freio aerodinâmico ou na

partida da turbina eólica. No caso da Figura 2 o freio a disco está instalado no

eixo de baixa velocidade;

Gerador eléctrico: São geralmente utilizados os geradores de indução ou os

geradores síncronos. Em aerogeradores modernos a potência dessas máquinas

está entre 500kW a 2000kW podendo atingir 4500kW;

Controle de giro (mecanismo yaw): É conhecido também como mecanismo de

orientação e utiliza motores eléctricos para girar a nacele juntamente com o

rotor contra o vento. Este mecanismo é operado por um controlador

electrónico o qual monitora a direcção do vento usando uma veleta.

Normalmente o aerogerador vai girar alguns graus quando o vento mudar sua

direcção;

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 9

Sistema de controle: Contém um microprocessador que monitora,

continuamente, as condições do aerogerador. Em caso de um mau

funcionamento (sobrecarga, excesso de calor na caixa de engrenagens, etc) ele

automaticamente dispara o processo de parada da turbina eólica;

Torre: Sustenta a nacele e o rotor. Geralmente é vantajoso ter uma torre alta

porque a velocidade do vento cresce à medida que se afasta do solo. Em

aerogeradores modernos as torres podem atingir a altura de 40m a 60m. Em

termos construtivos elas podem ser tubulares ou reticuladas;

Sensores de vento: São basicamente o anemómetro e a veleta. O anemómetro

mede a velocidade do vento enquanto que a veleta monitoriza a direcção do

vento. Os sinais do anemómetro são usados pelo sistema de controle para

partir o aerogerador quando a velocidade do vento está em torno de 3,5m/s a

5m/s. Quando esta velocidade é superior a 25m/s o sistema de controle dispara

o processo de parada do aerogerador de forma a preservá-lo mecanicamente.

Já o sinal da veleta é usado para girar o aerogerador contra o vento usando o

mecanismo de orientação.

O princípio de funcionamento de um aerogerador compreende dois processos de

conversão, levados a termo pelos seguintes componentes: o rotor, que retira energia

cinética do vento e a converte em conjugado mecânico e o gerador que converte o

conjugado mecânico em electricidade e alimenta a rede eléctrica. Esse princípio de

funcionamento é descrito na Figura 4.

Figura 4-Principio de funcionamento básico de um aerogerador.

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

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Apesar do princípio de funcionamento de um aerogerador ser fácil de entender, essa

máquina é um sistema complexo no qual áreas de conhecimento tais como

aerodinâmica, mecânica, eléctrica e controle estão intimamente interligadas.

Actualmente existem três tipos principais de aerogeradores no mercado. As principais

diferenças entre eles, segundo PEREIRA (2004), dizem respeito ao sistema de geração

e o modo como a eficiência aerodinâmica do rotor é limitada durante as altas

velocidades do vento de maneira a prevenir sobrecargas mecânicas

Gerador de indução de rotor em gaiola;

Gerador de indução duplamente alimentado (rotor bobinado);

Gerador síncrono acoplado directamente ao rotor da turbina eólica;

O primeiro sistema de geração é o mais antigo deles. Este sistema consiste de um

gerador de indução de rotor em gaiola ligado directamente à rede eléctrica. O

escorregamento e, consequentemente, a velocidade variam com a quantidade de

potência gerada. A variação de velocidade, contudo, é pequena, aproximadamente 1%

a 2%. Dessa forma, este tipo de sistema é chamado de velocidade constante ou

aerogerador de velocidade fixa. Deve ser mencionado que o gerador de indução de

rotor em gaiola usado em aerogeradores pode girar em duas velocidades diferentes,

mas constantes, pela mudança do número de pólos do enrolamento do estator.

O gerador de indução de rotor em gaiola sempre consome energia reactiva. Na maioria

dos casos isto é particularmente indesejado por causa dos problemas de nível de

tensão no ponto de conexão devido ao fluxo de potência reactiva na rede eléctrica.

Dessa forma, o consumo de reactivo pelo gerador de indução é compensado, em parte

ou totalmente, por capacitores.

Os outros dois sistemas de geração são os de velocidade variável. Para permitir a

operação em velocidade variável, a velocidade mecânica e a frequência da rede devem

estar desacopladas. Para tanto são usados dispositivos electrónicos. No gerador de

indução duplamente alimentado um conversor alimenta o enrolamento trifásico do

rotor. Desse modo, a frequência mecânica e eléctrica do rotor estão desacopladas e a

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 11

frequência eléctrica do estator e do rotor se equilibram, independente da velocidade

mecânica do rotor. Este sistema tem as seguintes vantagens:

Redução do custo do inversor, pois a potência do mesmo é da ordem de 25%

da potência total do sistema;

Reduções do custo dos filtros, pois os mesmos são dimensionados para 25% da

potência total do sistema, e os harmónicos produzidos pelo inversor

representam apenas uma pequena fracção da distorção harmónica total;

Ganho de eficiência de aproximadamente 2% a 3%;

Desacoplamento das potências activa e reactiva do gerador;

Implementação do controle do factor de potência, pois o conjunto gerador de

indução e inversor operam basicamente como um gerador síncrono. O inversor

fornece a potência de excitação para a máquina de indução. No caso do

gerador síncrono acoplado directamente ao eixo da turbina eólica, o mesmo é

completamente desacoplado da rede eléctrica por um dispositivo electrónico

conectado aos enrolamentos do estator. O gerador síncrono é excitado usando

um enrolamento de campo ou ímanes permanentes. Este sistema tem como

principal vantagem dispensar o uso da caixa de mudanças, por outro lado ele

apresenta algumas desvantagens, tais como:

O inversor deve ser dimensionado para suportar a potência

total do sistema;

Como consequência a eficiência do inversor vai afectar a

eficiência total do sistema;

A Figura 6 mostra a nacele de um aerogerador com caixa de engrenagens e gerador de indução (gaiola ou rotor bobinado).

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

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Figura 6-Desenho de uma nacele de um aerogerador com a caixa de engrenagens e um gerador de indução de rotor em gaiola ou rotor bobinado.

Já a Figura 7 mostra a nacele de um aerogerador que possuí um gerador síncrono accionado directamente pelo rotor da turbina eólica.

Figura 7-Desenho de uma nacele de um aerogerador com um gerador síncrono accionado directamente pelo rotor da turbina eólica.

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Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 13

Além desses 3 principais sistemas de geração existem algumas outras variações. Uma

delas é o sistema de velocidade semivariável. Neste sistema é usado um gerador de

indução de rotor em gaiola, no qual, a resistência do rotor pode ser variada por meio

de chaves electrónicas. Variando a resistência do rotor, a curva característica de

conjugado versus velocidade do gerador é deslocada e é possível obter variações na

velocidade do rotor da ordem de 10% da velocidade nominal. Neste sistema de

geração, a limitação na variação da velocidade é, portanto, obtida a um custo

relativamente baixo.

1.3. Ciclo de Vida de Aerogeradores

O ciclo de vida e segundo vários autores e brochuras de empresas consultadas é de

aproximadamente 20 anos. Algumas peças individuais são substituídas ou renovadas

regularmente. Consumíveis tais como o óleo da caixa de velocidades, travões e

amortecedores, etc. são substituídos de 2 em 2 anos. Partes do sistema de orientação

das pás devem ser substituídas todos os 5 anos. Componentes vitais tais como as

coexais da caixa de velocidades e do gerador devem ser substituídos a metade do

tempo de vida do aerogerador.

2. Manutenção

2.1. Introdução à manutenção

Todo o equipamento sofre, ao longo da sua vida útil de funcionamento, reparações,

inspecções programadas, rotinas preventivas programadas e adequadas, substituição

de peças e órgãos, mudanças de óleo, lubrificações, limpezas, pinturas, correcções de

defeitos resultantes quer do seu fabrico quer do trabalho que estiver a realizar.

O conjunto de todas estas acções constitui aquilo a que se chama manutenção.

Assim podemos entender que a manutenção é um conjunto de acções que permitem

manter ou restabelecer um bem num estado especificado ou com possibilidade de

assegurar um serviço determinado. Uma boa manutenção é assegurar estas operações

por um custo global mínimo.

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 14

Ao longo dos anos as metodologias de manutenção tem evoluído de forma

exponencial, nomeadamente com a introdução do computador e das novas

tecnologias de informação, que tem permitido integrar nos sistemas análises de

fiabilidade, manutenibilidade, disponibilidade e segurança.

Actualmente os sistemas são cada vez mais sofisticados, com uma vida tecnológica

dos equipamentos mais curta, maiores solicitações, para aumentar a rentabilidade,

menores investimentos em desenvolvimento o que implica: redução de testes de

desenvolvimento de componentes; utilização de componentes existentes no mercado;

redução dos testes operacionais; maior modelização.

A Fiabilidade e Manutenibilidade são as palavras-chave para o sucesso de qualquer

equipamento, essencial para manter os níveis de disponibilidade e segurança dos

sistemas durante todo o seu ciclo de vida.

Os princípios fundamentais no desenvolvimento de uma estrutura de manutenção

deverá assentar numa estrutura simples que deverá trabalhar da base para o topo,

onde a atribuição de tarefas deverá representar um desafio e aonde os lugares

hierárquicos devem existir apenas se representarem alguma necessidade de

coordenação, devendo os grupos de intervenção ser devidamente dimensionados.

A manutenção, reputada no passado de tarefa secundária e dispendiosa, alvo de

reduções fortes em tempo de crise ou em situações económicas difíceis, passou, pelos

custos das suas intervenções, a ser considerada factor determinante na economia das

empresas, capaz de alterar radicalmente os índices de produtividade, a livre

concorrência e o aumento de produção por empregado.

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 15

2.2. Tipos de manutenção

De um modo geral, a manutenção de equipamentos ou bens pode ser

esquematizada conforme o diagrama seguinte.

Figura 8 – Tipos de manutenção

A Manutenção Sistemática é executada em intervalos fixos de tempo de vida. De notar

que a expectativa mínima do tempo de vida dos componentes é dada pela experiência

ou pelo construtor.

É normalmente utilizada nas operações de lubrificação, nas verificações periódicas

obrigatórias e na substituição de componentes com custo reduzido.

As vantagens deste tipo de manutenção é o facto de o custo de cada operação ser

predeterminado e as paragens da produção serem programadas.

A Manutenção Preventiva Condicionada é realizada em função do estado dos

componentes do equipamento.

É também chamada de manutenção inteligente, já que a intervenção se faz apenas

com a manifestação da necessidade.

Manutenção

Manutenção Preventiva

Manutenção Curativa

Manutenção Sistemática

Manutenção Condicionada

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 16

É uma manutenção preventiva, subordinada a um tipo de acontecimento

predeterminado (autodiagnóstico), à informação de um sensor, a uma medida de um

desgaste, ou outro indicador que possa revelar o estado de degradação do

equipamento.

É geralmente aplicada a máquinas vitais para a produção, a equipamentos cuja avaria

compromete a segurança e a equipamentos críticos, com avarias caras e frequentes.

Vantagens:

Aumento da longevidade dos equipamentos;

Controlo mais eficaz de peças de reserva e sua limitação;

Custo menor de reparação;

Aumento de produtividade.

A Manutenção Curativa deve ser reservada aos equipamentos cuja indisponibilidade

tenha pouca importância sobre a produção e cujo custo anual suposto de reparação,

bem como as avarias imprevisíveis sejam aceitáveis.

É uma política de manutenção que corresponde aos problemas aleatórios surgidos e

que se aplica apenas após a avaria.

3. Manutenção em Aerogeradores

3.1. Introdução

Os componentes de um aerogerador são projectados para durar 20 anos. Isto significa

que terão que funcionar mais de 120.000 horas, mais de 13 anos non-stop, em baixas

condições climáticas tormentosas. Mas a componente financeira –custo-tem uma

influencia muito grande.

Um programa para reduzir os custos de operação e manutenção (O&M) deverá iniciar

com o conhecimento dos custos associados ao funcionamento de um parque eólico.

Os custos podem ser separados nas extensas categorias de operações, em

manutenção programada e de manutenção não programada. A parcela de custos de

O&M associados à manutenção não programada são os mais difíceis de prever - estão

entre 30% e 60% do total dos custos, e que geralmente aumentam na fase de

maturidade do projecto com o aumento taxa de falhas do equipamento.

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 17

3.2. Tipos de manutenção

Manutenção (Preventiva) Programada

Segundo Sandia National Laboratories(2006) o objectivo da manutenção preventiva é

substituir componentes e restaurar os sistemas, geralmente com ciclos de vida muito

mais curtos do que a vida projectada para o aerogerador. As tarefas manutenção

programada recaem nesta categoria. Estas tarefas incluem inspecção periódicas das

mudanças do equipamento, do óleo e do filtro, da calibração e do ajuste dos sensores

e dos actuators, bem como recolocação dos materiais de consumo tais como os

consumíveis do sistema de travagem. Tarefas de limpeza do espaço e da lâmina

recaem geralmente nesta categoria. As tarefas específicas e sua freqüência geralmente

são definidas nos manuais da manutenção fornecidos pelo fabricante do aerogerador.

Os custos associados com a manutenção de programada podem ser estimados com

exactidão razoável, mas podem variar com custos laborais locais e a posição e a

acessibilidade do local. Os custos de manutenção programada são igualmente

dependentes do tipo e do custo dos materiais de consumo usados.

Manutenção (Correctiva) Não Programada

Ainda segundo o estudo do Sandia National Laboratories (2006) a quando da

elaboração do projecto de instalação de um aerogerador ou de um parque eólicos já

deverá estar contemplada uma determinada quantia de manutenção correctiva. Os

aerogeradores comerciais contêm uma variedade de sistemas complexos que só

funcionando na sua plenitude permitem que o aerogerador produza energia. A simples

falha de um componente simples encerrará o funcionamento do aerogerador,

merecendo atenção imediata do pessoal de manutenção. Os custos não planeados

podem ser separados em custos directos e indirectos. Os custos directos são

associados com a mão-de-obra, o equipamento exigido para reparar ou substituir, bem

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 18

como todos os materiais de consumo usados no processo. Os custos indirectos

resultam de rendimento perdido devido ao tempo ocioso do aerogerador.

O grande calcanhar de Aquiles da Manutenção Correctiva é quando esta é executada a

componentes vitais do aerogerador, obrigando a uma logística e mão de obra

especializada para a substituição desses mesmos componentes.

Figura 9 – Falha de componentes Fonte: Vachon & Associates, Inc.

Podemos observar que 42% dos componentes que avariaram e que necessitaram de

manutenção correctiva dizem respeito a problemas eléctricos e electrónicos.

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 19

Figura 10 – Dias para substituição Fonte: Vachon & Associates, Inc.

Apesar de representar 4% das falhas do sistema a caixa de mudanças obriga a um

tempo de 6 dias para substituir. O que num aerogerador poderá representar muita

energia não produzida.

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 20

Figura 11 – distrubuição dos tipos de manutenção Fonte: Vachon & Associates, Inc.

Num projecto de 20 anos e segundo um estudo elaborado pela Vachon & Associates,

Inc a Manutenção Correctiva representará 42,9% da Operação & Manutenção do

projecto e a Manutenção Preventiva 47,9%, mo entanto em termos de custos a

Manutenção representa mais 3,7 Milhões de Dollars que a Preventiva.

Nos projectos mais recentes é incluído um controle supervisão e um sistema por

aquisição de dados (SCADA) para permitir a monitorização do aerogerador e, em

alguns casos ligar, parar e reiniciar as máquinas individuais de uma posição central.

Sistemas de Controle e Aquisição de Dados, ou abreviadamente SCADA (proveniente

do seu nome em inglês Supervisory Control and Data Aquisition) são sistemas que

utilizam software para monitorar e supervisionar as variáveis e os dispositivos de

sistemas de controle conectados através de divertis específicos. Estes sistemas podem

assumir topologia mono-posto, cliente-servidor ou múltiplos servidores-clientes.

Atualmente tendem a libertar-se de protocolos de comunicação proprietários, como

os dispositivos PACs (Controladores Programáveis para Automação), módulos de

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 21

entradas/saídas remotas, controladores programáveis (CLPs), registadores, etc, para

arquitecturas cliente-servidor OPC (OLE for Process Control). Para os próximos anos, a

tendência dos sistemas de supervisão será a supervisão remota, usando sistemas de

telemetria através de tecnologias sem fios, como celular, rádio ou satélite. Através

destas tecnologias, os sistemas SCADA terão a capacidade de controlar processos

industriais numa planta de trabalho local, ou etnologicamente espalhada. Aplicações

de logística e controle de frotas são um bom exemplo prático, assim como controle de

distribuição de serviços públicos, como água, esgoto, gás ou energia. SCADA indica

precisamente um sistema com cobertura geográfica, em alternativa a topologia DCS

(Distributed Control System) que actua no mesmo campo, mas com características

locais. A diferença é importante, porque no SCADA implica na gestão dos protocolos

de transmissão típicos de uma rede WAN (Wide Area Network) e com dados temporais

mais complexos. Como exemplo podemos comentar que o sistema de controle e

supervisão de uma rede eléctrica é tipicamente um SCADA, um sistema do mesmo tipo

dedicado a uma refinaria é um DCS.

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 22

Conclusão

O presente trabalho permitiu concluir que os projectos relacionados com a instalação

de Parques Eólicos são altamente complexos, considerando as especificações e a

localização dos mesmos.

Foi possível identificar a evolução que os aerogeradores tiveram ao longo dos últimos

anos e a sua composição técnica.

Foi igualmente possível concluir que a manutenção preventiva é aquela que mais se

adequa a este tipo de equipamento, no entanto a manutenção correctiva tem o peso

enorme no bolo da manutenção, nomeadamente na fase de maturidade do projecto

eólico.

Devido às minhas limitações na área da engenharia e dos seus termos técnicos não foi

possível desenvolver ou aprofundar a bibliografia encontrada.

Parece-me que este é um tema aprofundar para um trabalho que careça uma

investigação científica mais aprofundada.

Bibliografia:

Energia Eólica – A manutenção em Aerogeradores

Jammy Graçoeiro - Mestrado EGI – UL 23

BRITO, Mário, Manual Pedagógico PRONACI – Manutenção, AEP, 2003

PEREIRA, Marcello Monticelli, Um Estudo do Aerogerador de Velocidade Variável e Sua

Aplicação para Fornecimento de Potência Elétrica Constante, Editora Universidade Juiz

de Fora, 2004

SANDIA REPORT, Wind Turbine Reliability: Understanding and Minimizing Wind

Turbine Operation and Maintenance Costs, 2006

VACHON, William A., Potential wind turbine reliability affects on a project pro forma,

2006