- O documento discute a aplicação dos conceitos da Teoria das Restrições (TOC) na gestão hidroenergética da Usina de Itaipu para aumentar a qualidade da produção de energia e a sustentabilidade da usina. - O autor propõe 15 indicadores de desempenho e desenvolve o SIMTOC, uma ferramenta para simular diferentes cenários com e sem a aplicação da TOC. - Os resultados dos cenários pessimistas mostram ganhos médios de 16-28% na disponibilidade do "pulmão" de produção

1. Operação da usina de Itaipu e a teoria das restrições: mais
qualidade, confiabilidade e "484" GWh em energia adicional
anualmente em beneficio da sociedade
Autor: Celso Villar Torino
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, profuturo@fia.com.br
(11)3818-4021 – www.fia.com.br/profuturo

2. Fundação Instituto de Administração
Pós-Graduação em Administração
MBA Executivo Internacional
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
Celso Villar Torino
Prof. Dr. Carlos Honorato Teixeira
orientador
18 de Março de 2011

3. Sumário
• Empresa
• Problema de Pesquisa
• Questão de Pesquisa e Objetivos
• Fundamentação Teórica
• Metodologia de Pesquisa
• 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

4. Empresa
• Capacidade instalada: 14.000 MW
• Afluência média: 10.978 m3/s (últimos 10 anos)
Produção de Energia (MWh)
(últimos 10 anos)
94.684.781
92.689.936
91.651.808
90.620.003
89.911.628
89.151.176
87.970.615
85.970.018
82.914.269
79.307.075
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

5. Problema de Pesquisa
• Acordo Brasil, Paraguai e Argentina:
Operação com um máximo de 18 Unidades Geradoras (UGs);
• Disponibilidade operacionais de 20 UGs a partir de 2006.

6. Questão de Pesquisa e Objetivos
A aplicação dos conceitos da TOC na gestão Hidroenergética da Usina
de ITAIPU resultará em maior qualidade na produção de energia para
seus clientes, mantendo ou até melhorando o atendimento das
premissas de sustentabilidade da própria Usina de ITAIPU?
Dois objetivos:
•Aumentar a qualidade do atendimento às necessidades dos
clientes da energia produzida pela Usina de ITAIPU;
•Manter ou melhorar os requisitos de sustentabilidade do bom
funcionamento da Usina de ITAIPU.

7. Fundamentação Teórica
TOC: 6 dos 9 Princípios
1. Balanceie o Fluxo e não a capacidade;
2. A utilização de um recurso não gargalo não é determinada por sua
disponibilidade, 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 o
sistema global;
5. Uma hora ganha num recurso “não gargalo” não é nada, é só uma
miragem;
6. Os gargalos não só determinam o fluxo do sistema, mas também
definem seus estoques.

8. Metodologia de Pesquisa
• Natureza - Aplicada
• Abordagem - Quantitativa
• Objetivo - Exploratória
• Procedimento Técnico - Estudo de Caso
• Metodologia Científica – Método Indutivo

9. Cadeia de Produção – Onde Está o RRC?
Água Gerador Transmissão Demanda
• Previsão de Afluência
Preventiva
• Tipos de Manutenção Corretiva Programada
Urgentes ou Forçadas

10. 15 Indicadores de Desempenho
foco em: aumentar a qualidade do atendimento às necessidades dos clientes da
energia produzida pela Usina de ITAIPU
1. Aumentar as chances de a ITAIPU atender a programação de energia mesmo diante de imprevistos nas
UGs 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 restritivo
de geração de energia for a UG;
4. Diminuir consideravelmente o tempo de operação com apenas 18 UGs disponíveis quando o fator
restritivo de geração for a UG;
5. Diminuir consideravelmente a necessidade de reprogramação dos fluxos de energia nos Sistemas
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 e
Paraguaio durante remanejamento de fluxo de energia face às restrições não programadas de energia
na usina de ITAIPU;
7. Aumentar consideravelmente as chances de haver UG disponível na usina de ITAIPU diante da
necessidade do Brasil ou Paraguai buscar geração na usina devido a restrições de geração não previstas
nas 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 e
disponibilizar 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 melhor
se encaixem as necessidades dos clientes ELETROBRÁS, ONS e ANDE;

11. 15 Indicadores de Desempenho
foco em: manter ou melhorar os requisitos de sustentabilidade do bom
funcionamento da Usina de ITAIPU
12. Manter ou aumentar a quantidade de horas anuais para a execução de manutenções
programadas 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 de
ITAIPU;
14. Manter ou aumentar a previsibilidade e a estabilidade do programa de manutenções
programadas preventivas ou corretivas da usina mitigando a chance de solicitações de
cancelamento e reprogramação das manutenções devido a restrições de energia na usina
de ITAIPU;
15. Não aumentar significativamente os custos operacionais da área de manutenção ou, se
aumentados, que os mesmos sejam significativamente menores que o custo do não
atendimento aos clientes ELETROBRÁS, ONS e ANDE.

12. Gestão Hidroenergética com os Conceitos da
TOC
Previsibilidade da Sazonalidade Meta Empresarial
Afluência Hidrológica Conceito RRC
Pulmão
18 UGs
da
Produção
Produção
UG SIM
1 UG
Adicional é
RRC?
1 UG NÃO
Manutenções
Manutenções
Oportunistas
Prioritárias

13. O SIMTOC
26 anos de Dados Hidrológicos
Tempo de Operação
( Rios Paraná e Iguaçu)
com Pulmão quando
UG é o RRC (%)
Limites dos Sistemas
de Transmissão
Conjunto de Manutenções Capacidade de
Preventivas Geração de Energia
(GWh)
Conjunto de Manutenções
Corretivas Programadas Tempo Disponível
para as
Conjunto de Manutenções
Manutenções (%)
Forçadas ou Urgentes

14. Confirmação e Quantificação da Hipótese
CLIENTE SUSTENTABILIDADE
(ELetrobras / ONS / ANDE) (Manutenções Programadas)
Cenário Pós-TOC (otimista)
Quantificar
Cenário Pós-TOC (pessimista) Benefícios
Confirmação da Hipótese
da Hipótese
Cenário Pré-TOC (pessimista)
Cenário Pré-TOC (otimista)
11 4
indicadores indicadores
26 simulações com dados de 18 meses para cada um dos 4 cenários

15. Resultados nos Cenários Pessimistas
Disponibilidade de Pulmão (%)
Ganho Médio: 16,47%

16. Resultados nos Cenários Pessimistas
Capacidade de Geração de Energia (GWh)
Ganho Médio: 137,44GWh

17. Resultados nos Cenários Pessimistas
Tempo Disponível para Manutenções (%)
Ganho Médio: 8,78%

18. Resultados nos Cenários Otimistas
Disponibilidade de Pulmão (%)
Ganho Médio: 28,13%

19. Resultados nos Cenários Otimistas
Capacidade de Geração de Energia (GWh)
Ganho Médio: 483,57 GWh

20. Resultados nos Cenários Otimistas
Tempo disponível para Manutenções (%)
Ganho Médio: 8,78%

21. Conclusões
• 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 na
sustentabilidade do negócio;
• Desenvolvimento do SIMTOC para suporte à esta pesquisa, gestão operacional e
gestão do conhecimento na preparação de novos analistas hidroenergéticos;
• Com os resultados dos cenários pessimistas, concluímos que “A aplicação dos
conceitos da TOC na gestão hidroenergética da Usina de ITAIPU resulta em
maior qualidade na produção de energia da ITAIPU para seus clientes e
melhora o atendimento das premissas de sustentabilidade da própria Usina
de 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 atuais
6,5% para em média 15,28%;
• aumento da capacidade de geração de energia da usina em média 483,75
GWh que atualmente significam US$ 19,34 milhões de dólares adicionais
anualmente, ou seja, uma Usina de Corumbá IV que entre 2002 e 2006
custou US$ 330 milhões e levou 4 anos pra ficar pronta.

22. Limitações e Sugestões de Pesquisas Futuras
• As séries hidrológicas ainda em base diária;
• A produtividade na relação entre energia gerada e água consumida, e o
uso 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
uma unidade geradora poderá atenuar os benefícios;
• Restrições no Sistema de Transmissão (ex: operar em N-2) podem
atenuar os benefícios;
• Quanto menos flexível a transferência de geração de energia entre os
Setores de 50Hz e 60Hz da Usina de ITAIPU, menor o benefício do
recurso “pulmão”;
• Aplicar a TOC na gestão hidroenergética na ITAIPU é apenas “ponta do
iceberg” quanto as oportunidades de aplicação nos processos de
produção e manutenção da usina.

24. Perfil da demanda do cliente por
unidades geradoras
100%
95%
90%
Média
1o. Quar
85%
Mediana
3o. Quar
80%
75%
70%
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

25. Usinas a montante de Itaipu

26. Desvantagens da Aplicação da Proposta
1088 d
160%
RRC: 1094d – 156%
Água ou
Transmissão ou 547-1094d – 128 a 156%
Demanda
547d – 128%
427d – 100%
26
Estratégia de Operação OPT

27. Previsão hidrológica e hidráulica
DADOS HIDROMETEOROLÓGICOS PREVISÕES METEOROLÓGICAS
. Níveis, Precipitações, Umidade, . Previsões qualitativas de tempo
Vento e Pressão atmosférica . Previsões quantitativas de tempo
. Localização de descargas
. Imagens de satélites SIMEPAR
. Radar meteorológico DINAC
. Dados usinas
SIMEPAR
SUPERVISÃO
STH ITAIPU HIDROMETEOROLÓGICA
DINAC
COPEL
CESP PREVISÃO HIDROLÓGICA E HIDRÁULICA
TRACTEBEL
DUKE
. PREVISÃODE AFLUÊNCIAS;
. PREVISÃO DE VAZÕES DO IGUAÇU;
Horizonte: 7 a 10 dias

28. Situação atual da ITAIPU
Índices de Indisponibilidade
Indisponibilidade Tabela ABRAGE – Unidades
Empresa Programada Forçada Geradoras
referência: 2009
EM 1,30% 5,47%
EV 2,76% 0,15%
EX 2,92% 0,60%
EN 2,94% 0,12%
ED 3,13% 0,07%
ER 4,30% 3,78%
Critério
EO 5,11% 2,00% ONS / ANEEL Referências ITAIPU
EB 5,19% 0,20%
TEIF (forçada) 6% (< ou =) 1,53%
EK 5,27% 2,76%
ITAIPU 5,40% 0,10% IP (programada) 8% (< ou =) 9,61%
EL 6,85% 1,78%
EF 8,90% 2,72%
EA 9,80% 1,00%
EJ 83,40% 1,24%
28
Estratégia de Operação OPT

29. 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

30. Índice de Indisponibilidade
forçada das Unidades Geradoras
Conceito: Percentual do tempo, no período, durante o qual as unidades
geradoras permaneceram indisponíveis para operação devido a
desligamentos não programados (falhas).
Falha U06
representou 0,97%
≤
Diretoria Técnica - 2011 30