manutenação em motores elétricos

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    8. MANUTENO EM MOTORES ELTRICOS

    8.1 INTRODUO

    Os motores eltricos so responsveis por grande parte da energia consumidanos segmentos onde seu uso mais efetivo, como nas indstrias, onde

    representam em mdia mais de 50% do consumo de eletricidade dessasinstalaes. So, portanto, equipamentos sobre os quais preciso buscar,prioritariamente, a economia de energia.

    Nos motores eltricos as operaes de controle de materiais e equipamentos tmna sua maioria um efeito direto sobre o estudo mecnico e eltrico destesequipamentos, agindo direta ou indiretamente sobre seus rendimentos. Nestecaptulo so apresentadas aes que, se adotadas pelos tcnicos demanuteno, resultaro na melhoria do rendimento dos motores existentes emsuas instalaes, proporcionando economia de energia eltrica.

    Cabe ainda observar que 90% dos motores eltricos instalados so assncronoscom rotor em curto-circuito, sendo portanto este tipo de equipamento objeto daanlise a seguir apresentada.

    A figura abaixo mostra as principais perdas que ocorrem nos motores eltricosassncronos:

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    8.2 CARREGAMENTO CONVENIENTE DOS MOTORESUm motor eltrico dimensionado para fornecer um conjugado nominal Cn, auma velocidade nominal Nn. Isto , para uma potncia nominal Pn, temos:

    Pn = Cn x Nn

    As perdas eltricas (ou perdas trmicas) variam com o quadrado do conjugadoresistente (carga). Num motor bem dimensionado, o conjugado resistente deveser menor que o conjugado nominal. Se for igual ou ligeiramente superior, oaquecimento resultante ser considervel.

    Por outro lado, um motor "sub-carregado" apresente uma sensvel reduo norendimento.

    O carregamento ideal deveria corresponder carga do trabalho a ser efetuado, oque nem sempre fcil de determinar.

    Se o trabalho exigido da mquina acionada apresente sobrecargas temporrias,a potncia do motor deve ser ligeiramente superior potncia necessria.

    importante limitar o crescimento das perdas, realizando adequada manutenodas mquinas e componentes mecnicos de acionamento, como por exemplo:regulagem das folgas, lubrificao adequada, verificao dos alinhamentos, etc.

    Finalmente, devemos lembrar que motores individuais so geralmente maiseconmicos em energia do que as transmisses mltiplas.

    A ttulo de ilustrao, apresentamos no quadro a seguir a diminuio dorendimento de um motor assncrono trifsico de 75 CV, 4 plos, em funo docarregamento apresentado em regime normal de operao.

    VARIAO DO RENDIMENTO DE MOTORES DE 75 CV

    Carregamento (%) Diminuio do Rendimento (%)

    70 1

    50 2

    25 7

    8.3 VENTILAO ADEQUADA

    Nos motores auto-ventilados, o ar de resfriamento fornecido por um ventiladorinterno ou externo acionado pelo eixo do motor.

    O fluxo de ar arrasta consigo poeira e materiais leves que obstruem aos poucosas aberturas ou canais e impedem a passagem do ar e a disperso normal decalor, o que aumenta fortemente o aquecimento do motor.

    Por outro lado, comum encontrar nas indstrias motores instalados emespaos exguos que limitam a circulao do ar, provocando aquecimentosexcessivos.

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    Nos motores que utilizam ventilao forada externa, a parada do grupo moto-ventilador pode causar os mesmos problemas.

    Portanto, para assegurar o bom funcionamento das instalaes, devem sertomadas as seguintes precaues:

    limpar cuidadosamente os orifcios de ventilao; limpar as aletas retirando a poeira e materiais fibrosos; cuidar para que o local de instalao do motor permita livre circulao de ar; verificar o funcionamento do sistema de ventilao auxiliar e a livre circulao do ar nos dutos

    de ventilao.

    8.4 CONTROLE DA TEMPERATURA AMBIENTE

    De forma geral, a temperatura limite suportada pelos isolantes do motor calculada para o funcionamento num ambiente com temperatura de 40C.Portanto, importante verificar e controlar a temperatura ambiente para noultrapassar os valores para os quais o motor foi projetado.

    8.5 CUIDADO COM AS VARIAES DE TENSO

    O equilbrio trmico de um motor modificado quando a tenso de alimentaovaria. Uma queda de tenso limita o fluxo do circuito magntico, reduzindo asperdas no ferro e a corrente em vazio. Porm, o conjugado motor deve superar oconjugado resistente, para impedir o aumento excessivo do escorregamento.

    Como o conjugado motor funo do produto entre o fluxo e a intensidade dacorrente absorvida, se o fluxo diminui a intensidade da corrente aumenta. Com acorrente em carga aumentada pela queda de tenso, o motor se aquecer,aumentando as perdas.

    Um aumento de tenso de alimentao ter efeitos mais limitados, uma vez quea corrente em vazio aumenta enquanto a corrente em carga diminui.

    8.6 OPERAO COM PARTIDAS E PARADAS BEM EQUILIBRADAS

    Devem ser evitadas as partidas muito demoradas que ocorrem quando oconjugado motor apenas ligeiramente superior ao conjugado resistente: asobreintensidade de corrente absorvida, enquanto a velocidade nominal no atingida, aquece perigosamente o motor. Da mesma forma, uma frenagem porcontra-corrente, ou seja, atravs de inverso do motor, representa, a grossomodo, o custo equivalente a trs partidas.

    Em todos os casos, fundamental assegurar-se que o conjugado de partida sejasuficiente:

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    o atravs da escolha de um motor adequado;o verificando se a linha de alimentao possui caractersticas necessrias para limitar a queda da

    tenso na partida;o mantendo a carga acoplado ao motor em condies adequadas de operao, de forma a no

    apresentar um conjugado resistente anormal.

    8.7 PARTIDAS MUITO FREQENTES

    Quando o processo industrial exige partidas freqentes, essa caracterstica deveser prevista no projeto do equipamento e o motor deve estar adaptado paratrabalhar desta forma.

    Porm, em conseqncia de reguladores de algumas mquinas, pode sernecessrio proceder a vrias partidas num tempo relativamente curto, nopermitindo que o motor esfrie adequadamente.

    A figura abaixo mostra que entre cada partida a curva de aquecimento tem suaorigem e pico mais elevados e pode ultrapassar rapidamente o limite crtico detemperatura.

    Aconselha-se, durante essas regulagens, observar a temperatura do motor,proporcionando tempos de parada suficientes para que a temperatura volte a umvalor conveniente.

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    8.8 DEGRADAO DOS ISOLANTES TRMICOS

    A vida til de um isolante pode ser drasticamente reduzida se houver umsobreaquecimento representativo do motor.As principais causas da degradao dos isolantes so: sobretenso de linha,sobreintensidade de corrente nas partidas, depsito de poeira formando pontes

    condutoras, ataque por vapores cidos ou gases arrastados pela ventilao.Para prevenir a degradao desses isolantes, recomendamos no quadro abaixoalgumas medidas a serem tomadas:PROCEDIMENTOS PARA MANUTENO DOS ISOLANTES ELTRICOS

    Equipar os quadros de alimentao com aparelhos de proteo e comandos apropriados e verificarperiodicamente o seu funcionamento.

    Aproveitar os perodos de parada dos motores para limpar as bobinas dos enrolamentos.

    Caso necessrio, instalar filtros nos sistemas de ventilao dos motores, proporcionando-lhesmanuteno adequada.

    Colocar os motores em lugares salubres.Verificar qualquer desprendimento de fumaa.

    Verificar periodicamente as condies de isolamento.

    Equipar os motores com dispositivos de alarme e proteo contra curtos-circuitos.

    Observar rudos e vibraes intempestivas.

    Observar sinais de superaquecimento e anotar periodicamente as temperaturas durante a operao.

    Observar o equilbrio das correntes nas trs fases.

    Verificar se a freqncia prevista para o motor realmente igual freqncia da rede de alimentao.

    8.9 FIXAO CORRETA DOS MOTORES E ELIMINAO DE VIBRAES

    O motor standard construdo para funcionar com eixo horizontal. Parafuncionamento com eixo vertical ou outras inclinaes, o motor deve serconstrudo para esse fim, geralmente equipado com um mancal de encosto.

    Em poucas palavras, um motor nunca deve ser fixado numa inclinao qualquerde seu eixo sem que se tenha certeza de suas caractersticas prprias.

    Vibraes anormais causam uma reduo no rendimento do motor: elas podemser consequencia de uma falha no alinhamento, de uma fixao insuficiente oudefeituosa do motor em sua base, de folgas excessivas dos mancais, ou ainda deum balanceamento inadequado nas partes giratrias.

    Para controlar este problema, podemos tomar algumas medidas preventivas,mostradas no quadro abaixo.

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    MEDIDAS PARA PREVENIR VIBRAES

    Observar o estado dos mancais

    Observar a vida til mdia dos mancais (informao fornecida pelos fabricantes)

    Controlar e analisar as vibraes de forma muito simples: basta colocar uma ferramenta sobre omancal, aproximando o ouvido e detectando as falhas pelos rudos produzidos

    Tomar cuidado ao substituir um rolamento por outroNas paradas de longa durao, trocar periodicamente a posio de repouso dos rotores dos motoreseltricos, assim como das partes mveis das mquinas.

    8.10 LUBRIFICAO CORRETA DOS MANCAIS

    importante saber que a uma temperatura de 40C, a vida til de um rolamentode esferas em funcionamento contnuo pode ser de 3 a 4 anos ou mais. Noentanto, para cada 10C de elevao da temperatura de trabalho a vida tildiminui, em mdia, 50%.

    A correta lubrificao dos rolamentos, alm de permitir um melhoria derendimento, evita a elevao da temperatura que prejudica a vida til dessesequipamentos.

    A lubrificao dos rolamentos feita geralmente com graxa mineral. Quando astemperaturas de operao forem elevadas (de 120C a 150C) ou as velocidadesde rotao forem acima de 1.500 rpm, usa-se leo mineral para a lubrificao.Esses leos devem ter caractersticas lubrificantes adequadas s condies detrabalho.

    Nos motores de pequena potncia, a lubrificao inicial na montagem previstade modo a assegurar um nmero elevado de horas de funcionamento. s vezes,a reserva de graxa suficiente para toda a vida til do equipamento. Nosmotores maiores h necessidade de lubrificao externa. A freqncia delubrificao depende do projeto dos mancais e das caractersticas doslubrificantes utilizados. No quadro abaixo so apresentadas algumasrecomendaes que podem garantir maior vida til para os rolamentos e ummenor consumo de energia.

    RECOMENDAES PARA PROLONGAR A VIDA TIL DOS ROLAMENTOSRespeitar os intervalos de lubrificao

    No engraxar excessivamente os rolamentos e limp-los com gasolina antes de colar a graxa nova(salvo se houver evacuador automtico de graxa)

    Utilizar as graxas recomendadas pelo fabricante em funo do servio e da temperatura.

    Para os mancais lubrificados a leo, verificar os anis de reteno e utilizar o leo recomendado.

    Observar a temperatura dos mancais em operao.

    Cuidar para que a temperatura ambiente permanea dentro dos limites normais.

    Se o motor precisa funcionar num ambiente anormal, assinalar este fato ao fabricante no momento dopedido.

    Durante a limpeza, evitar dos epsitos de poeira nas caixas de rolamentos.

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    8.11 DEFEITOS MAIS FREQENTES

    TABELA I:

    N Defeito Sistemas Externos Sintomas Internos Causas Razes maisfreqentes

    CuidadosFuturos

    01 Estatorqueimado porsobrecarga

    -Temperatura alta da carcaa;-Cheiro de queimado;-Atuao das protees;-Baixa Resistncia deIsolamento nas 3 fases.

    - Cabeas das bobinasuniformementecarbonizadas nas 3fases.

    Sobrecarga baixa durante um tempolongo ou sobrecarga forte por tempocurto. Ver

    TAB II

    02 Fase queimada - Costuma acontecer emmotores delta;- Baixa resistncia deisolamento massa de 1 fase;- Baixa resistncia hmica dafase.

    - Bobinas de fasecarbonizada;- As duas outras fasesintactas;- Sinais de curto nafase.

    Falta de uma fase daalimentao. O motor ficourodando como monofsico(com toda a carga).

    - Fusvel queimadonuma fase;- Condutor de fasecom interrupo.

    - Verificarcabos epainis;- Verificaro nvel derorina dasprotees.

    03 Duas Fasesqueimadas

    - Costuma acontecer emmotores Y;- Duas fases com baixa

    resistncia de isolamento massa;- Resistncia hmica alteradaem uma ou nas duas fasesqueimadas.

    - Duas fasescarbonizadas;- Uma fase intacta;- s vezes, sinais dedescarga entre espirasnas fases queimadas.

    - Falta de uma Fase- motorrodando em monofsico.

    - Cabo de faseinterrompido;- Fusvel queimado;- Falha no disjuntortrmico. IDEMITEM II

    04 Curto entreduas fases

    - As trs fases com resistnciade isolamento boa para amassa;- Resistncia de isolamentonula entre 2 fases.

    - Sinal de descargaentre duas fases, quasesempre na cabea dasbobinas.

    - Colapso do isolante;- Sobretenso momentnea(manobra)

    - Umidadeexcessiva;- Baixa resistnciade isolamento entrefases;- Motor paradomuito tempo.

    IDEMITEM II

    05 Curto entre 1fase e massa

    - 2 fases com boa resistnciade isolamento entre si;- 1 fase "furada" para a

    massa;- Resistncia hmicas certasem duas fases;- Resistncia boa ou nula nafase "furada".

    - Muitas vezes no sovisveis;

    NOTA: Algumasprotees no atuamcom o defeito se nohouver interrupes porarco.

    06 FaseInterrompida

    - Nos motores Y: interrupohmica entre um borne e osoutros dois;- Nos motores estrela: Nas 3medies hmicas, uma dupla das outras duas.

    TABELA II: Razes de sobrecarga mais freqentes:

    RAZES FAZER DETERMINAR COMPARAR SOLUESFUTURAS

    01 Motores acoplados a ventiladorese a telas transportadoras com altotempo de partida.

    Anlise da partida demotores a partir da curva debinrio motor e binrioresistente.

    Curva de acelerao -Tempo de partida.

    Rotor bobinadoversus duplagaiola.

    - Gaiola dupla altaresistncia;- Acopladorhidrulico;- ResistnciaRotrica.

    02 Roamento do motor no estatordevido a falha do rolamento.

    Verificar as causasde falha dorolamento.

    03 Sobrecarga (pequena) deliberada- regulagem alterada da proteotrmica.

    - Proibir sobrecarga;- Colocar motor demaior potncia;

    04 Tenso excessivamente pequena -sobre-itnensidade resultante e mregulagem do rel (ou trmico) desobre-intensidade.

    Ver causa da quedade tenso.

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    Nas figuras abaixo temos as ilustraes dos principais defeitos listados acima.

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