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Aplicações Do Controle Estatístico de Processo Para o Controle de Tensão Elétrica Em Subestações Estudo de Caso

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Aplicação do Controle Estatístico de Processo (CEP) para análise dos parâmetros de tensão de uma Subestação. Autores: Tércius Cassius Melo de Morais (UFPB), Sergio Roque deSá (UFPB), Márcio Botelho da Fonseca Lima (UFPB)
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    APLICAÇÕES DO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO PARA O CONTROLE DE TENSÃO ELÉTRICA EM SUBESTAÇÕES: ESTUDO DE CASO DE UMA EMPRESA DISTRIBUIDORA DE ENERGIA ELÉTRICA Tércius Cassius Melo de Morais (UFPB) terciusmelo@yahoo.com.br Sergio Roque deSá (UFPB) sergioroquesa@hotmail.com Márcio Botelho da Fonseca Lima (UFPB) tismalu@uol.com.br O objetivo deste artigo consiste em avaliar o controle de tensão elétrica em subestações através do controle estatístico de processo (CEP). Para tanto, foi realizado um estudo de caso em uma empresa concessionária de distribuição de energiaa elétrica, onde foram coletadas medições de tensão em uma determinada subestação. Através do Sistema de Controle e Aquisição de Dados e utilizando o software SPSS para obtenção dos gráficos de controle, foi possível avaliar as oportunidades de melhoria para os níveis de tensão. Concluindo, a  pesquisa identifica que, em alguns períodos típicos do dia, a tensão não se encontra em controle estatístico, sendo possível prever, através de adoção de ação corretiva específica, melhoria nos níveis de tensão da subestação.  Palavras-chaves: Controle estatístico de processo. Tensão. Variabilidade XXX ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO   Maturidade e desafios da Engenharia de Produção: competitividade das empresas, condições de trabalho, meio ambiente.   São Carlos, SP, Brasil, 12 a15 de outubro de 2010.      2 1. Introdução Desde novembro de 2001, após a publicação da Resolução nº 505 pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), as distribuidoras de energia elétrica no Brasil tiveram que adotar uma nova postura no que se refere ao fornecimento de energia elétrica aos seus consumidores. Esta resolução estabelece de maneira atualizada e consolidada, as disposições relativas à conformidade dos níveis de tensão de energia elétrica em regime permanente (ANEEL, 2001). A resolução estabeleceu basicamente os limites para níveis de tensão de fornecimento, prazos  para regularização e compensação financeira para os consumidores que tiverem constatado o serviço inadequado de conformidade de tensão elétrica fornecida. Diante dessa realidade, as distribuidoras possuem basicamente duas alternativas para atuar no controle dos níveis de tensão: trabalhar de forma reativa, ou seja, quando o problema está evidente e se precisa atuar para corrigi-lo, ou de forma pró-ativa agindo preventivamente para evitar que se perca o controle do processo. Segundo Montgomery (2005), a qualidade de conformidade quer dizer a redução sistemática de variabilidade e a eliminação de defeitos. O autor considera o Controle Estatístico de Processo (CEP) como um conjunto de ferramentas para resolver problemas, que podem ser aplicadas a qualquer processo e ressalta que o desenvolvimento de um sistema efetivo para ação corretiva é um componente essencial de uma implantação efetiva do CEP. Esse controle baseado na variabilidade estatística fornece a possibilidade de verificar se o  processo se comporta de forma esperada ou de forma imprevisível, orientando os gestores dos  processos na procura de obtenção de custos mínimos ou na alocação de investimentos visando uma maior aprendizagem dos recursos humanos. Este artigo aborda essa questão ao aplicar o CEP para o controle dos níveis de tensão em subestações. Para tanto, foi realizado um estudo de caso em uma empresa concessionária de distribuição de energia elétrica. 2. Fundamentação Teórica A conformidade de nível de tensão representa o principal indicador de uma distribuidora de energia elétrica no que se refere à qualidade do produto. Ela verifica o nível de tensão eficaz que é entregue aos consumidores. Na rede elétrica de baixa tensão, onde estão inseridos os consumidores residenciais, por exemplo, o nível de tensão no Brasil está padronizado em 110 V ou 220 V, dependendo da região do país. Desta forma, os equipamentos elétricos devem estar ligados de acordo com sua tensão nominal de operação e podem sofrer avarias se forem ligados em nível de tensão não compatível com tal tensão nominal. Como é inviável a manutenção do nível de tensão em um valor fixo, devido a causas inerentes do processo de distribuição de energia elétrica, a concessionária de distribuição de energia elétrica deve manter essa tensão pelo menos em níveis adequados e compatíveis para não prejudicar o funcionamento dos equipamentos ligados a sua rede de distribuição. 2.1 Conformidade dos níveis de tensão no sistema elétrico de distribuição A Resolução ANEEL Nº 505/2001, revisada em 2004, estabelece as disposições atualizadas e consolidadas relativas à conformidade dos níveis de tensão de energia elétrica em regime  permanente, a serem observadas pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS),    3 concessionárias e permissionárias de serviços públicos de distribuição de energia elétrica (ANEEL, 2001). Segundo Pelegrini (2005), essa Resolução baseia-se na comparação entre o prejuízo experimentado pelo cliente, devido a níveis incorretos, e o custo que pesa sobre o fornecedor  para reverter esses níveis com obras de melhoria. Para verificação da conformidade, a Resolução estabelece a realização de medições de tensões amostrais, definida pelo número de consumidores da empresa, e outros procedimentos a serem seguidos para atendimento a reclamações de clientes que solicitam a verificação da qualidade de tensão de fornecimento. Quando a tensão verificada está fora da faixa estabelecida pela Resolução, esta estabelece prazos para regularização e compensação pelo serviço inadequado depois de expirado esses prazos e não comprovada a regularização dos níveis de tensão. 2.2 Controle Estatístico de Processo (CEP) A estatística é, sem dúvida, uma ferramenta de trabalho poderosa para quem trabalha em controle da qualidade e controle de processo. Segundo Lopes (2007), a aplicação de técnicas estatísticas ao controle da qualidade pode ser resumida em dois tipos de ações: aplicação de técnicas matemáticas na análise dos dados de controle e sistematização desses dados de modo a facilitar a análise dos mesmos, auxiliando os responsáveis a tomar decisões. W. A. Shewhart em 1924, que trabalhou no  Bell Telephone Laboratories , propôs a base para o CEP, a partir da atribuição das causas de variação de um processo em causas comuns ou aleatórias e em causas especiais ou assinaláveis (KUME, 1993). Montgomery (2009) afirma que, independentemente de quão bem projetado seja o processo de produção, sempre existirá certa quantidade de variabilidade inerente, isto é, as causas comuns estarão sempre presentes mesmo que todas as operações desse processo sigam métodos padronizados. A variabilidade decorrente de causas especiais ou assinaláveis é normalmente grande quando comparada com a variabilidade devida às causas comuns e em geral representa níveis inaceitáveis de desempenho do processo. Normalmente provém de um ajuste inadequado das máquinas, erros de operadores, diferenças no método de trabalho e nas condições ambientais, lote de matérias-primas defeituosas, diferentes fornecedores, entre outros. Um processo operando de maneira natural, ou seja, sem causas especiais ou assinaláveis de variabilidade presentes, é dito sob controle estatístico. Do contrário, é dito que o processo está fora de controle (ALONSO, 2005). Alonso (2005) também ressalta que, quando um processo está operando de maneira estável, seu resultado pode ser previsto, pois os pequenos desvios oriundos das diferentes causas comuns comportam-se aproximadamente segundo uma distribuição normal de probabilidade. A distinção entre as duas causas de variação é crucial (Figura 1), uma vez que as causas especiais de variações são consideradas como sendo aquelas que são passíveis de correção ou exploração sem modificar o processo, conforme visto no ponto correspondente à amostra de número 18, quando há uma súbita mudança no comportamento dos dados, revelando uma mudança no padrão de variação do processo. Após a eliminação dessa causa, o processo voltou ao seu nível histórico. Em relação às causas comuns de variação, estas somente podem ser reduzidas por meio de modificações no processo, conforme pode ser constatada uma mudança no nível do processo a partir da amostra 25 (Alves, 2003 apud Alonso, 2005).    4 Figura 1: Causas comuns e causas especiais de variação Fonte: Alves, 2003 apud   Alonso, 2005. Segundo Montgomery (2009), o gráfico de controle é a mais poderosa das ferramentas de CEP. Ele consiste de uma linha central (LC), um par de limites de controle, inferior (LIC) e superior (LSC) à linha central, e valores característicos marcados no gráfico o desempenho de um processo. Se o processo está sob controle, variando apenas por força dos fatores inerentes ao processo (não identificáveis), espera-se que P(LIC ≤  x ≤  LSC) ≥  1 −   α . Os limites LIC (limite inferior de controle) e LSC (limite superior de controle) são chamados de limites probabilísticos e a probabilidade de uma observação da variável aleatória X situar-se fora desses limites é muito pequena, dado o valor de α . Sendo assim, no caso de uma observação situar-se fora dos limites de controle, isto terá como causa um fator particular (assinalável) de variação. É claro que a observação poderá ficar fora dos limites por obra do acaso, mas isto é pouco provável dado baixo valor de α . Uma alternativa para se construir os limites de controle é defini-los em termos de múltiplos do desvio-padrão da variável aleatória, LIC = μ   −  k  σ  e LSC = μ  + k  σ , onde k é uma constante positiva, usualmente representada  pelo número 3 (LOPES, 2007). Montgomery (2009) indica pelo menos cinco razões para o uso dos gráficos de controle, tais como: para melhorar a produtividade; para prevenção de defeituosos; para impedir ajustamentos desnecessários no processo, pois distingue entre ruído aleatório e variação anormal; para fornecer informações para que o operador faça um diagnostico sobre o  processo, podendo conduzir a implantação de uma mudança que melhore o desempenho do  processo; e fornecer informação sobre a capacidade do processo, pois traz informações sobre o valor de importantes parâmetros do processo e sua estabilidade ao longo do tempo. Existem vários tipos de gráficos de controle, porém, devido ao objetivo deste trabalho, serão utilizados apenas os gráficos  X  -S   e np . O gráfico  X  -S   é utilizado tanto para o valor médio da característica de qualidade como para sua variabilidade. O controle sobre a qualidade média é exercido pelo gráfico de controle para médias (gráfico  X  ) e o controle sobre a variabilidade é exercido pelo gráfico do desvio  padrão (gráfico S  ). A linha central e os limites do gráfico  X    são dados por:  LIC=  X   –   A 3 S    e LSC=  X  +  A 3 S   , onde,  A 3  = 3/(c 4   √n).  

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