Resumen

Este trabajo analiza los resultados prácticos de la implantación y operación de un moderno sistema de monitoreo predictivo en transformadores de alta tensión de las subestaciones de las unidades de Braskem en SP (PE8 Cubatão y PP4 ABC). Ese proyecto alcanzó el objetivo de garantizar mayor confiabilidad y rentabilidad a la empresa con acciones correctas en el tiempo exacto y con el costo adecuado, al tratarse de los transformadores de entrada de las subestaciones de 88 kV.

La gestión eficiente de los activos eléctricos de subestaciones demanda herramientas capaces de proveer el estado actual y los escenarios futuros de las máquinas, permitiendo, de esa manera, que sean tomadas las mejores decisiones técnicas y financieras sobre cómo mantener el parque íntegro y disponible. Dentro de las industrias, la energía eléctrica es un insumo insubstituible, y su falta puede traer grandes perjuicios a la organización. Al buscar excelencia en el mantenimiento y continuidad de su sistema eléctrico, Braskem implementó en 2011 el monitoreo online de manera a evitar fallas catastróficas en los transformadores de potencias en las subestaciones de 88 kV.

Este artículo muestra la experiencia exitosa de Braskem al aplicar esa tecnología y al practicar el mantenimiento predictivo para aumentar la confiabilidad. Formado por un conjunto de sensores inteligentes (IEDs) y un software especialista para generar diagnósticos y pronósticos, el sistema ya está funcionando plenamente hace más de tres años. El software cuenta con modelos matemáticos de ingeniería, basados en inteligencia artificial, para auxiliar la toma de decisión.

A cada tres años las plantas industriales de Braskem en Mauá y Cubatão interrumpen sus actividades para inspección y mantenimiento general de sus instalaciones. Son inspeccionadas máquinas y estructuras, además de las condiciones del sistema eléctrico, que recibe atención especial con actividades específicas, principalmente en la subestación de energía.

Como la energía eléctrica es un insumo fundamental para la producción fabril, es necesario que todos los activos de la subestación estén en perfecto estado de funcionamiento. De esa manera, cada detalle del sistema es chequeado, como los equipos de maniobra (disyuntores y seccionadores), los aislantes (TCs y TPs) y, en destaque, el transformador de energía.

Ambas subestaciones poseen cada una apenas un transformador, los cuales no pueden presentar ninguna inconsistencia, pues eso puede representar grandes perjuicios a la empresa.

Las acciones del personal de los equipos técnicos y de mantenimiento de Braskem tienen el objetivo de mantener la seguridad de los colaboradores, lograr el mayor desempeño de los activos, además de no permitir que el suministro de electricidad sea ininterrumpido para atender el constante crecimiento productivo.

Así, a partir de 2011, las dos unidades pasaron a operar con el monitoreo online de los transformadores, de forma a realizar análisis predictivos y aumentar la confiabilidad energética.

Una encuesta internacional de desempeño de transformadores de potencia en servicio [1], realizada por Cigré con datos de fallas ocurridas entre 1968 y 1978 involucrando más de 1.000 fallas, reveló, para diversos tipos y aplicaciones de transformadores, las principales causas de retirada de servicio, tanto forzadas cuanto planeadas.

La figura 3 muestra esos datos para transformadores con conmutador bajo carga en usinas. En esa estadística, el OLTC es configurado como el principal origen de fallas en transformadores, seguido por la parte activa y los bujes.

Con esta base y la necesidad de aumentar la confiabilidad en la operación de los activos fueron seleccionadas las variables a monitorear, además de las funciones de tratamiento de datos necesarias de forma a transformar las variables medidas en informaciones útiles para diagnóstico y pronóstico de los transformadores.

Con eso se buscó cubrir los principales subsistemas del transformador y reducir, así, el riesgo de fallas e indisponibilidad de planta.

Fig. 3. Estadística de las causas para retirada de servicio de transformadores con OLTC [1].

Las variables medidas en los transformadores elevadores de las plantas de Mauá y Cubatão son mostradas en la tabla 1, agrupadas por subsistema.

Todos los datos generados por los sensores instalados directamente en el transformador son enviados al servidor localizado en la propia planta de Braskem, y después de procesados son habilitados online en la pantalla de la computadora. Por medio de la red intranet, de cualquier terminal autorizado es posible acceder al sistema.

Para el tratamiento de los datos obtenidos a partir de los sensores citados arriba, el sistema de monitoreo instalado posee en su software un Módulo de Ingeniería, que incluye los modelos de ingeniería mostrados en la tabla 2.

De esa forma, los datos brutos de los sensores permiten obtener informaciones útiles para diagnósticos y pronósticos del estado de los transformadores [2], [3].

Modelos de Ingeniería para diagnóstico y pronóstico del estado de los transformadores

1. ELECTRA, “An International Survey on Failures in Large Power Transformers in Service”, Paris, CIGRE, Ref. no. 88, 1983.
2. Amom, Jorge, Alves, Marcos, Vita, André, Kastrup Filho, Oscar, Ribeiro, Adolfo, et. al., “Sistema de Diagnósticos para o Monitoramento de Subestações de Alta Tensão e o Gerenciamento das Atividades de Manutenção: Integração e Aplicações”, X ERLAC – Encontro Regional Latinoamericano do CIGRÉ, Puerto Iguazu, Argentina, 2003.
3. Alves, Marcos, “Sistema de Monitoração On-Line de Transformadores de Potência”, Revista Eletricidade Moderna, Maio/2004.
4. Melo, Marcos A. C., Alves, Marcos, “Experiência com Monitoração On-Line de Capacitância e Tangente Delta de Buchas Condensivas”, XIX SNPTEE – Seminário Nacional de Produção e Transmissão de Energia Elétrica. Rio de Janeiro, Brasil, 2007.
5. Alves, Marcos, Silva, Gilson, “Experiência de Campo com Monitoração On-Line de um Transformador 343MVA 230kV com 2 Comutadores sob Carga”, IV Workspot – Workshop on Power Transformers, Recife, Brasil, 2005.
6. Alves, Marcos, Vasconcellos, Vagner, “Monitoramento da Umidade no Óleo Isolante de Transformadores de Potência Visando o Aumento da Confiabilidade Operativa”, V Workspot – Workshop on Power Transformers, Belém, Brasil, 2008.