usina itaipu
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Operação da usina de Itaipu e a teoria das restrições: mais
qualidade, confiabilidade e "484" GWh em energia adicional
anualmente em beneficio da sociedade
Trabalho apresentado no 21º Seminário PROFUTURO:
“As perspectivas pós-crise para o Brasil na próxima década”
18/03/2011
IBSN: 978-85-99809-02-0
Contato: Programa de Estudos do Futuro/FIA, [email protected]
(11)3818-4021 – www.fia.com.br/profuturo
Autor: Celso Villar Torino
OPERAÇÃO DA USINA DE ITAIPU E A TEORIA DAS RESTRIÇÕES: MAIS QUALIDADE, CONFIABILIDADE E “484” GWh EM ENERGIA ADICIONAL
ANUALMENTE EM BENEFÍCIO DA SOCIEDADE
Gestão Hidroenergética da Usina ITAIPU Binacional utilizando os conceitos da Teoria das Restrições
Fundação Instituto de AdministraçãoPós-Graduação em Administração
MBA Executivo Internacional
Restrições
Celso Villar Torino
Prof. Dr. Carlos Honorato Teixeiraorientador
18 de Março de 2011
• Empresa
• Problema de Pesquisa
• Questão de Pesquisa e Objetivos
• Fundamentação Teórica
• Metodologia de Pesquisa
• Cadeia de Produção – Onde está o RRC ?
Sumário
• Cadeia de Produção – Onde está o RRC ?
• Gestão Hidroenergética segundo a TOC
• O SIMTOC
• Confirmação e Quantificação da Hipótese
• Os 15 Indicadores de Desempenho
• Resultados nos Cenários Pessimistas
• Resultados nos Cenários Otimistas
• Conclusões, Limitações e Sugestões de Pesquisas Futuras
• Capacidade instalada: 14.000 MW
• Afluência média: 10.978 m3/s (últimos 10 anos)
Empresa
92.689.936
94.684.781
Produção de Energia (MWh)(últimos 10 anos)
79.307.075
82.914.269 89.151.176
89.911.628
87.970.615
92.689.936
90.620.003
94.684.781
91.651.808
85.970.018
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
• Acordo Brasil, Paraguai e Argentina:Operação com um máximo de 18 Unidades Geradoras (UGs);
• Disponibilidade operacionais de 20 UGs a partir de 2006.
Problema de Pesquisa
A aplicação dos conceitos da TOC na gestão Hidroenergética da Usinade ITAIPU resultará em maior qualidade na produção de energia paraseus clientes, mantendo ou até melhorando o atendimento daspremissas de sustentabilidade da própria Usina de ITAIPU?
Questão de Pesquisa e Objetivos
Dois objetivos:
•Aumentar a qualidade do atendimento às necessidades dosclientes da energia produzida pela Usina de ITAIPU;
•Manter ou melhorar os requisitos de sustentabilidade do bomfuncionamento da Usina de ITAIPU.
Fundamentação TeóricaTOC: 6 dos 9 Princípios
1. Balanceie o Fluxo e não a capacidade;
2. A utilização de um recurso não gargalo não é determinada por suadisponibilidade, mas por algum outro recurso restritivo do sistema;
3. Utilização e ativação de um recurso não são sinônimos;
4. Uma hora ganha num recurso gargalo é uma hora ganha para osistema global;
5. Uma hora ganha num recurso “não gargalo” não é nada, é só umamiragem;
6. Os gargalos não só determinam o fluxo do sistema, mas tambémdefinem seus estoques.
• Natureza - Aplicada
• Abordagem - Quantitativa
• Objetivo - Exploratória
• Procedimento Técnico - Estudo de Caso
Metodologia de Pesquisa
• Metodologia Científica – Método Indutivo
Cadeia de Produção – Onde Está o RRC?
Água Gerador Transmissão Demanda
• Previsão de Afluência
• Tipos de Manutenção
� Preventiva
� Corretiva Programada
� Urgentes ou Forçadas
15 Indicadores de Desempenho
1. Aumentar as chances de a ITAIPU atender a programação de energia mesmo diante de imprevistos nasUGs da própria usina;
2. Atenuar os riscos de avaliação equívoca na liberação e no impedimento de UGs no tempo real;
3. Eliminar ou mitigar ao máximo a operação com um número menor que 18 UGs quando o fator restritivode geração de energia for a UG;
4. Diminuir consideravelmente o tempo de operação com apenas 18 UGs disponíveis quando o fatorrestritivo de geração for a UG;
5. Diminuir consideravelmente a necessidade de reprogramação dos fluxos de energia nos SistemasElétricos Brasileiro e Paraguaio devido a desligamentos forçados de UGs na usina de ITAIPU;
foco em: aumentar a qualidade do atendimento às necessidades dos clientes daenergia produzida pela Usina de ITAIPU
Elétricos Brasileiro e Paraguaio devido a desligamentos forçados de UGs na usina de ITAIPU;
6. Diminuir consideravelmente o potencial de risco de blecaute nos Sistemas Elétricos Brasileiro eParaguaio durante remanejamento de fluxo de energia face às restrições não programadas de energiana usina de ITAIPU;
7. Aumentar consideravelmente as chances de haver UG disponível na usina de ITAIPU diante danecessidade do Brasil ou Paraguai buscar geração na usina devido a restrições de geração não previstasnas demais usinas interligadas aos sistemas elétricos brasileiro e paraguaio;
8. Atenuar riscos de vertimento de água que poderia estar gerando energia (vertimento turbinável);
9. Atenuar riscos de corte de carga no sistema paraguaio;
10.Disponibilizar maior quantidade de energia ao cliente através da racionalização do uso dos recursos,disponibilizando UGs para a operação quando há disponibilidade do recurso água e transmissão edisponibilizar UGs para a manutenção quando há restrição do recurso água ou do recurso transmissão ;
11.Estabelecer um plano de manutenções preventivas cujos períodos de indisponibilidade das UGs melhorse encaixem as necessidades dos clientes ELETROBRÁS, ONS e ANDE;
12.Manter ou aumentar a quantidade de horas anuais para a execução de manutençõesprogramadas preventivas ou corretivas nas UGs da Usina de ITAIPU;
13.Ter efeito nulo ou positivo para o índice de indisponibilidade forçada das UGs da Usina deITAIPU;
15 Indicadores de Desempenhofoco em: manter ou melhorar os requisitos de sustentabilidade do bom
funcionamento da Usina de ITAIPU
14.Manter ou aumentar a previsibilidade e a estabilidade do programa de manutençõesprogramadas preventivas ou corretivas da usina mitigando a chance de solicitações decancelamento e reprogramação das manutenções devido a restrições de energia na usinacancelamento e reprogramação das manutenções devido a restrições de energia na usinade ITAIPU;
15.Não aumentar significativamente os custos operacionais da área de manutenção ou, seaumentados, que os mesmos sejam significativamente menores que o custo do nãoatendimento aos clientes ELETROBRÁS, ONS e ANDE.
Previsibilidade da Afluência
SazonalidadeHidrológica
Meta EmpresarialConceito RRC
18 UGsProdução
Pulmãoda
Gestão Hidroenergética com os Conceitos da TOC
UGé
RRC?
Produção
1 UGAdicional
1 UGManutençõesPrioritárias
daProdução
ManutençõesOportunistas
SIM
NÃO
Limites dos Sistemas
de Transmissão
26 anos de Dados Hidrológicos
( Rios Paraná e Iguaçu)Tempo de Operação
com Pulmão quando
UG é o RRC (%)
Capacidade de
O SIMTOC
Conjunto de Manutenções
Preventivas
Capacidade de
Geração de Energia
(GWh)
Tempo Disponível
para as
Manutenções (%)
Conjunto de Manutenções
Corretivas Programadas
Conjunto de Manutenções
Forçadas ou Urgentes
CLIENTE(ELetrobras / ONS / ANDE)
SUSTENTABILIDADE(Manutenções Programadas)
Confirmação e Quantificação da Hipótese
Cenário Pós-TOC (otimista)
11indicadores
4indicadores
Cenário Pré-TOC (pessimista)
Cenário Pré-TOC (otimista)
QuantificarBenefíciosda Hipótese
26 simulações com dados de 18 meses para cada um dos 4 cenários
Confirmaçãoda Hipótese
Cenário Pós-TOC (pessimista)
Resultados nos Cenários PessimistasDisponibilidade de Pulmão (%)
Ganho Médio: 16,47%
Resultados nos Cenários PessimistasCapacidade de Geração de Energia (GWh)
Ganho Médio: 137,44GWh
Resultados nos Cenários PessimistasTempo Disponível para Manutenções (%)
Ganho Médio: 8,78%
Resultados nos Cenários OtimistasDisponibilidade de Pulmão (%)
Ganho Médio: 28,13%
Resultados nos Cenários OtimistasCapacidade de Geração de Energia (GWh)
Ganho Médio: 483,57 GWh
Resultados nos Cenários OtimistasTempo disponível para Manutenções (%)
Ganho Médio: 8,78%
• É benéfico considerar a sazonalidade hidrológica das Afluências em ITAIPU;
• A produção de energia elétrica não é mais uma commodity;
• Proposição de 15 indicadores de desempenho com foco no cliente e nasustentabilidade do negócio;
• Desenvolvimento do SIMTOC para suporte à esta pesquisa, gestão operacional egestão do conhecimento na preparação de novos analistas hidroenergéticos;
• Com os resultados dos cenários pessimistas, concluímos que “A aplicação dosconceitos da TOC na gestão hidroenergética da Usina de ITAIPU resulta emmaior qualidade na produção de energia da ITAIPU para seus clientes e
Conclusões
maior qualidade na produção de energia da ITAIPU para seus clientes emelhora o atendimento das premissas de sustentabilidade da própria Usinade ITAIPU”;
Quantificando:
• aumento da proteção da geração de energia ao cliente em média 28,13%;
• aumento do tempo disponível para as manutenções na usina dos atuais6,5% para em média 15,28%;
• aumento da capacidade de geração de energia da usina em média 483,75GWh que atualmente significam US$ 19,34 milhões de dólares adicionaisanualmente, ou seja, uma Usina de Corumbá IV que entre 2002 e 2006custou US$ 330 milhões e levou 4 anos pra ficar pronta.
• As séries hidrológicas ainda em base diária;
• A produtividade na relação entre energia gerada e água consumida, e ouso da unidade geradora pulmão;
• O calendários das manutenções preventivas focou a sazonalidade –intervalos estratégicos para a alocação ótima das MPC;
• Eventos mais severos como, por exemplo, a indisponibilidade longa de
Limitações e Sugestões de Pesquisas Futuras
• Eventos mais severos como, por exemplo, a indisponibilidade longa deuma unidade geradora poderá atenuar os benefícios;
• Restrições no Sistema de Transmissão (ex: operar em N-2) podematenuar os benefícios;
• Quanto menos flexível a transferência de geração de energia entre osSetores de 50Hz e 60Hz da Usina de ITAIPU, menor o benefício dorecurso “pulmão”;
• Aplicar a TOC na gestão hidroenergética na ITAIPU é apenas “ponta doiceberg” quanto as oportunidades de aplicação nos processos deprodução e manutenção da usina.
Perfil da demanda do cliente por unidades geradoras
90%
95%
100%
70%
75%
80%
85%
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Média
1o. Quar
Mediana
3o. Quar
Usinas a montante de Itaipu
Desvantagens da Aplicação da Proposta
1088 d160%160%
1094d – 156%
547-1094d – 128 a 156%
RRC:Água ou
Transmissão ouDemanda
26Estratégia de Operação OPT
547d – 128%
427d – 100%
Previsão hidrológica e hidráulica
SIMEPAR
DADOS HIDROMETEOROLÓGICOSDADOS HIDROMETEOROLÓGICOS
. Previsões qualitativas de tempo
. Previsões quantitativas de tempo
PREVISÕES METEOROLÓGICASPREVISÕES METEOROLÓGICAS
SIMEPAR
DINAC
SUPERVISÃOSUPERVISÃO
. Níveis, Precipitações, Umidade,Vento e Pressão atmosférica. Localização de descargas. Imagens de satélites. Radar meteorológico. Dados usinas
STH ITAIPUSUPERVISÃOSUPERVISÃO
HIDROMETEOROLÓGICAHIDROMETEOROLÓGICA
. PREVISÃO DE AFLUÊNCIAS;. PREVISÃO DE VAZÕES DO IGUAÇU;
Horizonte: 7 a 10 dias
PREVISÃO HIDROLÓGICA E HIDRÁULICA
DINAC
COPEL
CESP
TRACTEBEL
DUKE
Situação atual da ITAIPUÍndices de Indisponibilidade
E M 1,30% 5,47%E V 2,76% 0,15%E X 2,92% 0,60%E N 2,94% 0,12%E D 3,13% 0,07%
Indisponibilidade
Programada ForçadaEmpresaTabela ABRAGE – Unidades
Geradorasreferência: 2009
Estratégia de Operação OPT
E D 3,13% 0,07%E R 4,30% 3,78%E O 5,11% 2,00%E B 5,19% 0,20%E K 5,27% 2,76%ITAIPU 5,40% 0,10%E L 6,85% 1,78%E F 8,90% 2,72%E A 9,80% 1,00%E J 83,40% 1,24%
CritérioONS / ANEEL Referências ITAIPU
TEIF (forçada) 6% (< ou =) 1,53%
IP (programada) 8% (< ou =) 9,61%
28
Índice de Disponibilidade Operacional das Unidades Geradoras
Conceito: Percentual do tempo, no período, durante o qual as unidades geradoras
permaneceram disponíveis para operação.
Diretoria Técnica - 2011 29
Conceito: Percentual do tempo, no período, durante o qual as unidades geradoras permaneceram indisponíveis para operação devido a desligamentos não programados (falhas).
Índice de Indisponibilidade forçada das Unidades Geradoras
Falha U06
representou 0,97%
Diretoria Técnica - 2011 30
≤