GESTÃO DE ATIVOS CRÍTICOS DE USINAS TERMOELÉTRICAS BASEADA EM DIMENSÃO FRACTAL, MAPAS DE KOHONEN E APRENDIZADO DE MÁQUINA
Uma Metodologia Integrada de Diagnóstico e Priorização de Manutenção para Unidades sob Operação Contínua e Intermitente
Palavras-chave
gestão de ativos; ativos críticos; usinas termoelétricas; manutenção baseada em condição; manutenção preditiva;engenharia de sistemas; diagnóstico de falhas; otimização de insumos; controle preditivo
base predominantemente hidráulica, alternando períodos de operação contínua em regime de base com períodos de despacho intermitente, condição que impõe diferentes mecanismos de estresse e degradação aos ativos críticos e desafia práticas convencionais de manutenção. Esta pesquisa de doutorado propõe uma metodologia integrada de gestão de ativos críticos para usinas termoelétricas, fundamentada, sob a ótica da Engenharia de Sistemas, em três pilares complementares: análise da complexidade de sinais por dimensão fractal, organização topológica de estados operacionais por mapas auto-organizáveis de Kohonen e modelos de aprendizado de máquina para antecipação e priorização de ações de manutenção e operação. A metodologia é desenvolvida e validada em uma usina termoelétrica a carvão brasileira de grande porte, denominada UTE-A, e sua aplicação é estruturada em etapas definidas pela criticidade dos ativos. A primeira etapa, núcleo desta qualificação, concentra-se no sistema de dessulfurização de gases (FGD) e na otimização do consumo de cal, associando diagnóstico de processo, inferência de condição e decisão operacional em uma arquitetura não invasiva sobre o sistema digital de controle legado. O diagnóstico exploratório preliminar, realizado sobre 2.073 registros horários do historiador da planta, identificou operação persistentemente próxima ao limite de emissão de SO₂, violações em 38,4% dos registros, eficiência média de remoção de 64,6%, comportamento de dosagem de cal em padrão de dente de serra e baixa associação entre dosagem e emissão. A classificação preliminar das causas dos episódios de violação indicou predominância de mecanismos associados à latência de reação e à subdosagem. A partir desse diagnóstico, é proposta uma camada de antecipação baseada em LSTM e uma estratégia de controle preditivo da dosagem, incorporando ação antecipatória pela carga de entrada, compensação de atraso, coordenação entre cal e água e adaptação por estimação recursiva de parâmetros. As etapas subsequentes estendem o arcabouço aos ativos eletromecânicos críticos, como transformadores, máquinas rotativas e disjuntores, com foco em diagnóstico, prognóstico e priorização de manutenção. Os resultados preliminares de simulação indicam potencial de redução das violações e do consumo específico de reagente, mas permanecem condicionados à validação experimental planejada. A contribuição central da pesquisa consiste na integração rastreável entre criticidade de ativos, análise de sinais, inferência de condição, decisão e controle, estruturada segundo princípios de Engenharia de Sistemas e concebida para aplicação em infraestrutura industrial legada sem substituição dos sistemas de automação existentes.