O&M: Emissão Acústica aplicada no monitoramento e diagnóstico de transformadores de potência

Todos os anos, na maioria das empresas, os empregados são obrigados a realizar exames de diagnóstico da saúde, denominados periódicos ou check-ups. Na minha empresa, eles são amplos, envolvendo uma quantidade razoável de especialidades médicas. Sou grato a esses exames, pois já me salvou de um problema na tireoide onde foi possível uma intervenção segura e eficiente em um estágio ainda inicial.

No entanto, muitos de nós, por uma série de fatores, como alto nível de demandas e ocupações, falta de acesso ou mesmo por um certo grau de ignorância, despreza esse tipo de bateria de testes, imaginando ser uma perda de tempo, porque somos saudáveis o suficiente! No fundo, o exame periódico não é necessariamente para descobrir que você tem alguma doença, mas preferencialmente atestar que você está em boas condições. Em linhas gerais, não realizamos o periódico porque estamos doentes.

Esse conceito de exames periódicos também deve ser aplicado nos equipamentos elétricos de alta tensão. Considerando que o transformador de potência é um ativo vital em um sistema elétrico, ele, portanto, deve receber uma atenção especial no que diz respeito ao monitoramento e diagnóstico de suas condições operacionais. Sem dúvida ele é o componente mais caro em uma rede de sistema de potência e o custo de uma falha pode facilmente ultrapassar alguns milhões de dólares, além dos custos intangíveis como por exemplo o desgaste da empresa por exposição à mídia devido a um blecaute ocasionado por uma falha em um dos seus ativos. 

O exame periódico mais conhecido e aplicado em transformadores de potência é o de análise cromatográfica do óleo, que se realiza através da coleta de óleo isolante de forma que seja possível avaliar os níveis de certos gases que, conhecidamente, tem relação com tipos de defeitos internos. Uma etapa posterior ou mesmo, em alguns casos em paralelo, a este diagnóstico, outros procedimentos podem ser realizados, com o objetivo de atestar a conclusão obtida pela análise cromatográfica.

Quem já teve a experiência de acompanhar uma gravidez sabe que uma das horas mais esperadas é, sem dúvida, a ultrassonografia. Sabemos que o exame não apresenta nenhum risco a gestante, sendo um dos mais recomendados pois, além de não-invasivo, ele não emite qualquer tipo de radiação ou algo parecido. Com ele é possível observar com clareza, muitos detalhes do corpo humano que vem se formando no interior da mamãe. 

Conforme a Figura 1, um processo parecido com esse também é utilizado por nós, engenheiros e pesquisadores, na área elétrica. Chamamos o processo de Emissão Acústica. O teste de Emissão Acústica é realizado com certa frequência em transformadores de potência e funciona mais ou menos assim: sensores especiais, os piezoelétricos, são instalados na parede externa do transformador. Em geral, são utilizados entre 20 e 24 sensores espalhados por todas as faces laterais do equipamento. Caso alguma fonte de sinal interna do transformador monitorado seja capaz de gerar som, esta onda elástica irá se propagar até encontrar a parede onde estão instalados os sensores, que serão sensibilizados por essa vibração (imagine uma pedra sendo jogada em uma piscina – ondas serão geradas e trafegarão até as bordas, cada uma com um tempo diferente, que dependerá da distância entre aonde a pedra caiu e a borda).

Com métodos de triangulação de sinais é possível, com certa precisão, descobrir o ponto exato em que o sinal foi gerado e inferir que tipo de fonte é: se elétrica ou mecânica. Essas informações são importantes para a equipe de manutenção e engenharia para a tomada de decisão entre intervir ou não no equipamento.

Uma das principais vantagens deste método é que, assim como aquele realizado nas gestantes, ele não apresenta nenhum risco ao equipamento, sendo totalmente não-invasivo, podendo ser executado com o equipamento em operação. (Esse poder de adaptação que possuímos é genial, usar determinada técnica em várias aplicações e ramos diferentes).

É importante ressaltar que ao realizar um teste em um equipamento elétrico importante em determinada empresa, não quer dizer que haja problema com o equipamento. Saber que não há problema algum e que sua saúde está em perfeitas condições, pode ser tão valioso quanto encontrar algum problema. A primeira lhe garante uma operação segura, no qual poderá voltar suas atenções para outros equipamentos. 

A segunda, onde há constatação de alterações, você pode fazer uma programação para uma intervenção, envolvendo todos os passos necessários, tornando o processo mais barato, rápido e eficiente. Além disso, outra importante informação é que esse teste pode ser realizado em qualquer estágio de vida do equipamento e, sem dúvida, é um excelente teste para avaliar a saúde deste importante ativo. Com a experiência adquirida ao longo de mais de 20 anos realizando tal diagnóstico, podemos afirmar que a taxa de sucesso deste método é extremamente alta.

Olhando para o mundo exclusivo da O&M de Sistemas Elétricos, qual seria o cenário perfeito? Sem sombra de dúvidas, é aquele que todos estariam tranquilos e satisfeitos com a eficiência do processo, em que todas as atividades estão devidamente programadas e pré-definidas. Para atingir esse grau de excelência, é imprescindível a utilização de técnicas de monitoramento e diagnóstico, de forma que a programação seja realizada baseada na condição, e não mais no tempo. 

Trata-se de uma mudança sistêmica, saindo da manutenção baseada no tempo (preventiva, por exemplo), para a manutenção focada na condição, denominada pela sigla RCM (Reliability Centered Maintenance). Diante desta constatação, a técnica de avaliação por Emissão Acústica em transformadores de potência se encaixa perfeitamente neste conceito. Desta forma, acreditamos que ela deve ser empregada para a obtenção desta excelência operacional que é sustentada pela otimização da manutenção, formando uma dupla que pode e faz toda a diferença no balanço final da empresa, a O&M.

Sobre o autor

* Hélio Amorim é engenheiro eletricista e possui mestrado e doutorado em Engenharia Elétrica pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. Atualmente, é pesquisador do Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (CEPEL), órgão das Empresas Eletrobrás, e a tua como professor universitário desde 1995.