Guia ilustrado a princípio elaborado pela Fluke

1. Calorexcessivodomotoréumadas
principaiscausasdefalhanomotor.
Nocasodeummotorsobrecarregado
componentesdemotoresindividuais,incluindo
rolamentos,enrolamentosdomotoreoutroscomponentespodem
estarfuncionandobem,masomotorcontinuaráafuncionar quente.
Porestarazão,fazsentidoparacomeçarasuasoluçãodeproblemas
atravésdaverificaçãodesobrecargadomotor.
Osmotoressãoutilizadosemtodososlugaresemambientesindustriaiseelesestãoseficandocadavez mais
complexosetécnicos, àsvezestornando-seumdesafiomantê-losfuncionandocomdesempenhomáximo.
Éimportantelembrarqueasquestõesrelativasascausasdefalhasdomotore componenetesnãoestão
restritasaumúnicodomínio deespecialização.Problemasmecânicoseelétricospodemlevarafalhaedo
motoreteroconhecimentocertopode significaradiferençaentreotempodeinatividadecaroemelhor
usodoativo.Aquebradoisolamentoeodesgastedorolamentosãoasduascausasmaiscomunsdefalhado
motor,masessascondiçõessurgempormuitasrazõesdiferentes. Aquidemonstramoscomodetectaras
13causas maiscomunsdequebradoisolamentoedesgastedo rolamentoparadetectarafalha
comantecedência.
Ostransientesdetensãopodemvirdeumcerto
númerodefontesdentroeforadaplanta.
Cargasadjacentedoliga-desliga,fatordecorreçãodepotênciadebancosdecapacitoresou
mesmootempodedistânciapodemgerartensõestransientesemsistemasdedistribuição.
Estestransientes,quevariamemamplitudeefrequênciapodemcorroeroucausaraquebrado
isolamentodoenrolamentodomotor.Encontrarafontedestesfenômenospodeserdifícil
devidoararidadedasocorrênciaseofatodequeossintomaspodemapresentar-sede
diferentesmaneiras.Porexemplo,umtransientepodeapareceremumcabodecontrole
quenãonecessariamentecausardanosdiretamenteaoequipamento,maispode
interromperasoperações.
Sistemasdedistribuiçãotrifásicosmuitas
vezesservemcargas monofásicas.
Umdesequilíbrionadistribuiçãodecargade
impedânciapode contribuir paraodesequilíbrio
entretodasastrêsfases.
Falhaspotenciaispodemestarnoscabos do
motor,nasterminaçõesdo motor, e,
potencialmente,asprópriasespiras.
Estedesequilíbriopodelevaratensõesem
cadaumdoscircuitosde fasedeum sistemade
energia trifásico.
Nonívelmaissimples,todas astrêsfasesde
tensãodevem tersempreamesmaordem de
grandeza.
Folgaocorrequandoháum
desgasteexcessivoentreaspartes.
Folgapodeocorrer emvárioslocais:
•Folganogiroécausada
porafastamentoexcessivoentre
elementosfixosederotaçãodamáquina,
comoemumrolamento.
•Folgasemgiroaconteceentreduaspartes
normalmenteestacionárias,taiscomoumpée
umabase,ouumacaixaderolamentoeumamáquina.
Talcomoacontececomtodasasoutrasfontesdevibração,
éimportantesabercomoidentificaraFolgaeresolveroproblema
paraevitarperderdinheiro.Umtestadordevibraçãoouanalisador
podedeterminarseounãoumamáquinarotativaestá
sofrendodeFolga.
Sobrecargadomotorocorre
quandoummotorestásob
cargaexcessiva.
Osprincipaissintomas
que acompanhamuma
sobrecargadomotorsão
consumoexcessivode
corrente,torque
insuficiente e
superaquecimento.
Emtermossimples,harmônicassãoqualquerfonteadicionalindesejada
dealtafrequênciavoltagensACoucorrentesquefornecemenergiaaos
enrolamentosdomotor.Estaenergiaadicionalnãoéutilizadapara
giraroeixodomotor,mascirculanosenrolamentose,finalmente,
contribuiparaasperdasdeenergiainterna.
Estasperdasdissipam-sesobaformadecalor,que,aolongodo
tempo,irãodeterioraracapacidadedeisolamentodosenrolamentos.
Algumasdistorçãoharmônicasdacorrentesãonormaisemqualquerparte
dosistemaqueservecargaseletrônicas.Paracomeçarainvestigardistorção
harmônica,useumanalisadordequalidadedeenergiaparamonitoraros
níveisdecorrenteelétricaetemperaturasemtransformadoresparater
certezadequeelesnãosãoexcessivos.
Cadaharmônicotemumníveldiferenteaceitáveldedistorção,queé
definidopornormascomoaIEEE519-1992
Umafalhanorolamentoaumentaoarrasto,emitemaiscalor,etemuma
eficiênciamaisbaixaporcausadeumproblemamecânico,lubrificação,
oudesgaste.Afalhadorolamentopodesercausadoporváriosmotivos:
•Acargamaispesadadoqueoprojetado
•Umalubrificaçãoinadequadaouincorreta
•Vedaçãorolamentoineficaz
•Desalinhamentodoeixo
•Ajusteincorreto
•Odesgastenormal
• Tensõesinduzidasnoeixo
Umavezqueafalhadorolamentocomeça,eletambémcria
umefeitoemcascataqueaceleraafalhadomotor.
13%defalhasdemotoressãocausadaspelafalhadorolamento,
emaisde60%dasfalhasmecânicasemumainstalaçãosãocausadaspor
desgastedorolamento,demodoqueaprenderasolucionaresteproblema
potencialéimportante.
CorrentesSigmasãoessencialmentecorrentesparasitasquecirculam
emumsistema. Ascorrentessigmasãocriadascomoresultadodeuma
freqüênciadosinal,níveldetensão,capacitânciaeindutâncianoscondutores.
Essascorrentescirculamepodeencontraroseucaminhoatravésdesistemas
deproteçãoparaterra causandodisparosintempestivosouemalgunscasos
oexcessodecalornosenrolamentos.Sigma podemserencontrados nos
cabosdomotoreéasomadacorrentedastrêsfasesemqualquer
pontonotempo.Numasituaçãoideal,asomadastrêscorrentesseriaigual
azero.Emoutraspalavras,acorrentederetornoapartirdaunidadeseriaigual
àcorrenteparaaunidade.Sigmaatualtambémpodeserentendidocomo
sinaissimétricosemvárioscondutoresquepodemfluircomocorrentes
casadasparaocondutordeaterramento.
Odesalinhamentoocorrequandooeixodeacionamentodomotornãoestáem
alinhamentocorretocomacarga,ouocomponentequeacoplaomotorcomacarga
estádesalinhado.Muitosprofissionaisacreditamqueumacoplamentoflexívelelimina
ecompensaodesalinhamento,masumacoplamentoflexívelsóprotegeoacoplamento
dedesalinhamento.Mesmocomumacoplamentoflexível,umeixodesalinhadoirá
transmitirforçascíclicasprejudiciaisaolongodoeixoparaomotor,queconduza
excessodedesgastenomotoraumentandoacargamecânicaaparente.Alémdisso,
odesalinhamentopodealimentarumvibraçãotantonacargacomonoeixode
acionamentodomotor.Existemalgunstiposdedesalinhamento:
•Desvioangular:linhascentraisdoeixosecruzam,masnãosãoparalelas
•Desalinhamentoparalelo:docentrodoeixosãoparalelos,masnão
concêntrico
•DesalinhamentoComposto:umacombinaçãodedesalinhamentoparaleloeangular.
Nota:aquasetotalidadedesalinhamento édesalinhamentocomposto,mas
praticantesfalamdodesalinhamentocomodoistiposseparados,porqueémaisfácil
decorrigirummaualinhamento,tratandoos componentesangulareseparalelas
separadamente).
Desequilíbrioéumacondiçãoondeumapartegiratóriadocentroda
umamassanãogirasobreoeixoderotação.Emoutraspalavras,existe
umlugarondehá"pontopesado"norotor.Emboravocênuncapossa
eliminarcompletamenteodesequilíbriodomotor,vocêpodeidentificar
quandoseestáforadafaixanormal,etomarmedidasparacorrigiro
problema.
Desequilíbriopodesercausadaporváriosfatores,incluindo:
•Acumulodesujeira
•Faltadepesosdebalanceamento
•Variaçõesdefabricação
•Massairregularemenrolamentosdomotoreoutrosfatoresrelacionados
comodesgaste.Umtestadordevibraçãoouanalisadorpodeajudá-loa
determinarseounãoumamáquinarotativaestáemequilíbrio.
Pésuaverefere-seaumacondiçãoemqueospésdemontagem
deummotorouumcomponenteacionado,nãosãoosmesmos,
ouasuperfíciedemontagememqueospésestãomontadosnão
permiteoassentamento.Estacondiçãopodecriarumasituação
frustranteemqueapertarosparafusosdefixaçãodospés,introduz
novastensõesedesalinhamento.Pésuaveémuitas
vezesmanifestadaentredoisparafusosdefixaçãoposicionados
nadiagonal,semelhanteàmaneiraqueumacadeiraoumesa
desigualcomtendenciaabalançaremumadireçãodiagonal.
Otensionamentodatubulaçãorefere-seàcondição emque novastensões,deformações eforças,estãoagindosobreoresto
doequipamento einfra-estruturatransferindoparao motoreunidadeumacondiçãoinduzidadedesalinhamento.
Oexemplomaiscomuméemcombinaçõesde motor/bombasimples,onde algumeventoaplica forçanstubulações,
taiscomo:
•Umamudançanafundação
•Aválvularecém-instaladaououtrocomponente
•Umimpressionanteobjeto,dobra,ousimplesmente
pressionandoumtubo;
•Quebradooufalta-desuportesdotubodemontagemnaparede
Essasforçaspodemcolocarumaforçaangularoudedeslocamento nabomba,queporsuavez fazcomqueoeixodomotor/bomba
fiquemdesalinhados. Porestarazão,éimportanteverificaroalinhamentodamáquina maisdoqueapenasnomomentoda
instalaçãodealinhamento deprecisãoéuma condiçãotemporáriaquepodemudar
aolongodotempo.
Impacto:
A Quebradoisolamentodoenrolamento
domotorlevaafalhaprematuradomotor
eparadasnãoplanejadas.
Instrumentosparamedirediagnosticar:
Fluke435-IIAnalisadordeQualidadedePotência
Trifásico
Criticidade
MÉDIA
Impacto:
Odesequilibriocriaumfluxo
decorrentesexcessivasem
umaoumaisfasesaumentando
atemperaturadeoperaçãoquebrandoaisolação
Criticidade
ALTA
Instrumentos
paramedire
diagnosticar:
FFlukeTi400Infrared
Camera,
Fluke289DigitalMultimeter
Nocasodeummotorsobrecarregadocomponentesdemotoresindividuais,incluindo rolamentos,enrolamentosdomotoreoutros
componentespodemestarfuncionandobem,masomotorcontinuaráafuncionar quente.Porestarazão,fazsentidoparacomeçar
asuasoluçãodeproblemasatravésdaverificaçãodesobrecargadomotor.
Criticidade
MÉDIA
Instrumentosparamedir
ediagnosticar:
Fluke435-IIAnalisadorde
QualidadedePotência
Trifásico
Impacto:
Diminuiçãodoresultadosdeeficiênciadomotorécusto
adicionalalémdoaumentodatemperaturadeoperação
Instrumentosparamedirediagnosticar:
Fluke435-IIAnalisadordeQualidadedePotência
Trifásico Criticidade
MÉDIA
Desgasteprematuro
domotoreléctricoe
componentes
mecânicoquelevam
àfalhapermanente
Impacto:
Odesgasteaceleradodos
componentesrotativos,
resultando emfalhamecânica
Instrumentospara
medirediagnosticar:
Fluke810VibrationTester
Criticidade
ALTA
Impacto:
Quebradoisolamentodomotorlevaaumaparada
nãoplanejada.
Criticidade
ALTA
Instrumentosparamedirediagnosticar:
Fluke190-204ScopeMeter®Osciloscópioportátil4
canaisamostargemrápida,Fluke1587Testede
ResistênciadeIsolação.
Criticidade
ALTA
Criticidade
ALTA
Impacto:
Desgasteprematuro emcomponentesde transmissãomecânica
quelevaafalhasprematuras.
Impacto:
Quebradoisolamentodomotorlevaaumaparada
nãoplanejada.
Instrumentosparamedirediagnosticar:
TestedeVibraçãoparaidentificarpotentiaisproblemasde
desalinhamento,Fluke830AlinhamentodeeixoaLaser
paradiagnosticarecorrigirdesalinahmento.
Instrumentosparamedirediagnosticar:
Fluke810TestedeVibração
Criticidade
BAIXA
Instrumentosparamedirediagnosticar:
Fluke190-204ScopeMeterisolated4channelportable
oscilloscopewithwidebandwidth(10kHz)currentclamp
(Flukei400Sorsimilar).
Impacto:
Misteriosostripdecircuito
devidoaofluxodecorrente
deproteçãoparaterra
Criticidade
ALTA
Instrumentosparamedire
diagnosticar:
Fluke810TestedeVibração
Impacto:
Desgasteprematuroem
componentesdetransmissão
mecânicaquelevaafalhasprematuras
Criticidade
ALTA
Instrumentospara
medirediagnosticar:
Fluke810TestedeVibração
Impacto:
Desgasteprematuroem
componentesdetransmissão
mecânicaquelevaafalhasprematuras.
Criticidade
MÉDIA
Criticidade
ALTA
Quandotensõessobreoeixodomotorexcedema
capacidadedeisolamentodagraxadorolamento,
ocorrerãopicosdecorrentes
norolamentoexterno,
causandocorrosão
esulcosnoscanais
dorolamento.
Osprimeirossinaisdeste
problemaserãoruídoe
superaquecimento,
comosrolamentos
começamndoaperder
osseusfragmentos,
formae metaisoriginais
misturando-secomagraxa
eaumentandoo
atritodorolamento.Istopodelevarà
destruiçãodorolamentodentrodepoucos
mesesdefuncionamentodomotor.
Impacto:
Desalinhamentodecomponentesde
acionamentomecânico
Instrumentosparamedire
diagnosticar:
luke830AlinhamentodeeixoaLaser
Impacto:
Picossobreorolamentocriamsulcrose
canaisresultandoemexcessivavibração
eeventualfalhadorolamento
Afalhadorolamentoéumproblemacaro
tantoem termosdereparaçãodemotores
etempodeinatividade,paraajudaraprevenir
esteproblema,medimosatensãoentreo
eixoerolamentodecorrente
éum passoimportanteparaodiagnóstico.
Atensãodoeixosóestápresentequando
omotoréenergizadoeestárodando.
Umacessóriosondaescovadecarbono
permitemediratensãodoeixo,enquanto
ummotorestágirando.
Instrumentosparamedirediagnosticar:
Fluke190-204ScopeMeter®
Osciloscópioportátil4canais
amostargemrápida, com
probede buchade
carbonodetensãono
eixoAEGIS
1
2 3
Reflexo dos sinais de saída PWM
4
Inversoresdefrequênciaempregamumatécnicasdemodulaçãode
larguradeimpulso(PWM)paracontrolaratensãodesaídae frequênciadeummotor.
Osreflexossãogeradosquandoháumadiferençadeimpedânciaentreafonteecarga.
AIncompatibilidadesdeimpedânciapodeocorrercomoresultadodeumainstalaçãoincorreta,
seleçãode componentesindevidosoudegradaçãodoequipamentosaolongodotempo.
Emumcircuitodeacionamentodomotor,opicodareflexãopodesertãoaltocomo
oníveldetensãodobarramentoCC.
Corrente Sigma
5
6 Sobrecarga operacional
Desalinhamento
7
Desbalanceamento de eixo
8
Folga do eixo
9
Desgaste do rolamento
10
Tubulação tensionada
12
Pé suave
11
Tensão no eixo
13
Transientes de tensão
1
A Qualidade da energia
Desbalanceamento de fases
2
Distorção de harmônicas
3
Reflexos do sinal de saída PWM
4
B Inversores de Frequência
Corrente Sigma
5
Sobrecarga Operacional
6
Desalinhamento
7
C Fatores Mecânicos
Desbalanceamento de eixo
8
Folga no eixo
9
Pé suave
11
D Fatores de Instalação
Tubulação tensionada
12
Tensão no eixo
13
Desgaste do rolamento
10
13%
21.0%
13.0%
OPERAÇÃO
INDEVIDA
APLICAÇÃO
INDEVIDA
Causas mais comuns de
problemas em motores
de indução trifásicos
25% Sobrecarga
20% Lubrificação
17% Umidade
14% Falha dos Mancais
10% Falta de Fase
5% Sujeira
5% Envelhecimento Normal
4% Outras
Cortesia: Fluke
Calorexcessivodomotor
éumadas principaiscausas
defalhanomotor.
60%