Revista Controle & Instrumentação – Edição nº 211 – 2015



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Câmeras Termográfi cas Inspeção de motores elétricos
Tatiane Carvalho Engenheira de Aplicação da Fluke do Brasil

 
 
Os motores elétricos são a espinha dorsal da indústria. O Departamento de Energia dos EUA calcula que, apenas nos EUA, existam 40 milhões de motores em operação na indústria, e o fato de esses motores utilizarem 70% da eletricidade consumida indica sua importância.

As câmaras termográficas são muito úteis tanto para a solução de problemas de motores como para o monitoramento de condições, além da manutenção preventiva de longo prazo. Utilizando uma câmara termográfica portátil, você pode capturar medições de temperatura infravermelhas do perfil térmico de um motor como uma imagem bidimensional.

Agora, as câmeras termográficas da Fluke contam com o IR-Fusion, uma tecnologia que combina uma imagem visual, ou luz visível, com uma imagem infravermelha para melhorar a identificação, a análise e a gestão de imagens.

As imagens térmicas de motores elétricos revelam sua temperatura superficial, um componente fundamental de sua condição de operação. Esse monitoramento de condições é importante como forma de evitar muitos defeitos inesperados do motor em sistemas essenciais para processos fabris, comerciais e institucionais. Essas ações preventivas são importantes porque, quando um sistema essencial falha, ele inevitavelmente aumenta os custos, exige o remanejamento de funcionários e materiais, reduz a produtividade e, se não for corrigido, pode ameaçar a rentabilidade das empresas e, possivelmente, o bem estar dos funcionários ou dos clientes.

O que você deve verificar?

Em condições ideais, você deve verificar os motores quando eles estiverem funcionando em condições normais de operação. Ao contrário de um termômetro infravermelho, que capta a temperatura em um único ponto, uma câmera termográfica pode capturar as temperaturas em milhares de pontos ao mesmo tempo, em todos os componentes essenciais: motor, acoplamento do eixo, rolamentos do motor e do eixo e caixa de velocidades. Lembre-se: cada motor é projetado para operar com uma temperatura interna específica. Os outros componentes não deverão estar tão quentes quanto o alojamento do motor.
 
O que se deve observar?

Todos os motores devem indicar a temperatura normal de operação na placa de identificação. Embora a câmera infravermelha não seja capaz de ver o interior do motor, a temperatura da superfície externa é um indicador da temperatura interna. À medida que esquenta por dentro, ele também esquenta na parte externa. Assim, um termógrafo experiente que também conheça sobre motores pode utilizar as imagens térmicas para identificar condições tais como fluxo de ar inadequado, falha iminente de rolamentos, problemas no acoplamento do eixo e deterioração do isolamento do rotor ou do estator em um motor.

Em geral, é uma boa idéia criar um roteiro de inspeção regular que inclua todas as combinações essenciais de motor/acionamento. Então, salve uma imagem térmica de cada um em um computador e acompanhe as medições ao longo do tempo. Dessa forma, você terá imagens de referência para comparação, que ajudarão a determinar se um ponto quente é incomum ou não, e, após os reparos, ajudarão a verificar se os mesmos foram bem-sucedidos.
 
O que representa um “alerta vermelho“

Qualquer problema de equipamento que ponha em risco a segurança deve ter a prioridade mais alta no momento dos reparos.

Depois disso, observe que cada motor tem uma temperatura máxima de opera- ção que normalmente é indicada em sua placa de identificação, representando o aumento máximo permitido na temperatura do motor acima da temperatura ambiente. (A maioria dos motores é projetada para operar a temperaturas ambientes não superiores a 40 °C). De modo geral, cada aumento de 10 °C acima da temperatura prevista reduz pela metade a vida útil de um motor. Inspeções infravermelhas periodicamente programadas de motores elétricos identificam os motores que estão começando a superaquecer. Mesmo uma imagem térmica inicial revela se um motor está funcionando a uma temperatura mais elevada do que um motor semelhante que realiza um trabalho semelhante.
 
 
Qual é o custo potencial de uma falha?

Para um motor específico, é possível fazer uma análise com base no custo do motor, na média de tempo de inatividade de uma linha em virtude de uma falha em um motor, na mão de obra necessária para trocar um motor, etc.

Naturalmente, as perdas de produtividade causadas pela inatividade variam de acordo com o setor de atividade.

Por exemplo, a perda de produção de uma máquina de fabricação de papel pode chegar a $3.000 por hora, ao passo que na indústria de fundição de aço as perdas podem chegar a $1.000 por minuto.

Ações de acompanhamento

Se você suspeitar que o superaquecimento é causado por uma das seguintes situações, considere a ação descrita:

a. Fluxo de ar inadequado. Se for possível realizar um desligamento breve sem afetar o processo da planta, desligue o motor pelo tempo suficiente para realizar uma pequena limpeza nas grades de admissão de ar. Programe uma limpeza completa do motor durante o próximo desligamento planejado da planta.
b. Tensão desequilibrada ou sobrecarga. A causa mais comum, uma conexão de alta resistência no disjuntor, no interruptor ou na caixa de conexões do motor, geralmente pode ser identificada com uma inspeção termográfica e confirmada com um multímetro, alicate amperímetro ou analisador de qualidade de energia.
c. Falha iminente do rolamento.Quando as imagens térmicas indicarem superaquecimento do rolamento, emita uma ordem de manutenção para substituir ou lubrificar o rolamento. Embora seu preço seja um pouco elevado e exija um especialista, a análise de vibração pode, muitas vezes, ajudar a determinar a melhor providência.
d. Defeito de isolamento.Se não afetar demasiadamente a produção, reduza o desempenho do motor de acordo com as normas da NEMA. Emita uma ordem de serviço para substituir o motor assim que possível.
e. Desalinhamento do eixo.Na maioria dos casos, a análise de vibração confirmará um acoplamento desalinhado. Se o desligamento for possível, podem ser utilizados comparadores de dispositivos de alinhamento a laser e o desalinhamento pode ser corrigido imediatamente.

Sempre que você descobrir um problema usando uma câmera termográfica, use o respectivo software para documentar suas conclusões em um relatório que inclua uma imagem térmica e uma imagem digital do equipamento. É a melhor forma de comunicar os problemas que encontrou e os reparos sugeridos.
 
Uma dica de captura de imagens:

Às vezes é difícil obter uma visão direta do componente que você deseja inspecionar, como um motor ou uma caixa de velocidades instalada no alto de uma máquina. Tente usar um espelho térmico para ver o reflexo do componente. Uma folha de papel de alumínio (3 mm de espessura) funciona muito bem.

Deslize-a com cuidado temporariamente até o lugar ou instale-a permanentemente em um lugar que facilite a inspeção. O alumínio não precisa ser extremamente polido para ser eficaz. No entanto, se estiver tentando garantir leituras de temperatura verdadeiras (e não comparativas), você deve aprender a “caracterizar“ o espelho e ajuste suas leituras de emissividade da maneira adequada. Para que essa técnica funcione, a superfície do espelho deve estar limpa, pois o óleo e outros revestimentos alteram as propriedades reflexivas do espelho.
 
 
 
 
 
 
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