Una manutenzione tempestiva dei motori elettrici è essenziale per garantire l’affidabilità dei processi produttivi in quasi tutti i settori industriali. Di conseguenza, la maggior parte dei responsabili della manutenzione preferisce adottare una strategia predittiva per determinare il momento più opportuno per intervenire sui motori critici. Un programma efficace di manutenzione predittiva consente infatti di evitare interventi di manutenzione non necessari e di limitare il rischio di danni secondari e fermi macchina non pianificati dovuti a guasti imprevisti. Quando si scelgono le tecnologie di manutenzione predittiva applicabili ai motori elettrici, sono disponibili numerose opzioni. L’analisi delle vibrazioni, gli ultrasuoni (US), la termografia a infrarossi (IRT), l’analisi della firma elettrica (ESA), l’analisi del circuito del motore (MCA), l’analisi dei lubrificanti e l’ispezione visiva possono fornire informazioni preziose sulle condizioni del motore. La combinazione di più tecniche, o di tutte, permette di ottenere il quadro più completo dello stato di salute del motore, anche se può essere giustificata solo per gli impianti più critici. A questo punto sorge una domanda: quale o quali tecnologie scegliere? Questo documento si concentra sull’analisi delle vibrazioni e sui test dei motori, poiché queste tecniche sono spesso al centro del dibattito quando si tratta di individuare tecnologie predittive efficienti e versatili per i motori elettrici. Quando si parla di test dei motori, è importante distinguere tra i test online, eseguiti mentre il motore è alimentato, e i test offline, effettuati su un motore non alimentato.
I test offline dei motori, spesso definiti analisi del circuito del motore (MCA) o valutazione del circuito del motore (MCE), rilevano principalmente modalità di guasto legate agli avvolgimenti dello statore, all’isolamento, ai cablaggi e alle connessioni. È inoltre possibile valutare le condizioni del traferro e della gabbia di scoiattolo. La maggior parte di queste modalità di guasto, ad esempio difetti di isolamento, deterioramento dei cavi, contatti difettosi, connessioni allentate, difetti degli avvolgimenti in fase di sviluppo e guasti a terra, non può essere rilevata con altre tecnologie. Poiché l’MCA richiede che il motore venga scollegato elettricamente prima del test, la procedura può richiedere molto tempo. Per questo motivo, viene spesso utilizzata come metodo di ispezione per i motori in entrata e in uscita o per la risoluzione dei problemi, e si integra bene anche in un programma di ispezione periodica. Nelle applicazioni a bassa tensione, con una preparazione adeguata, le ispezioni possono essere eseguite in modo efficiente, consentendo di testare fino a 25 motori in una giornata di 8 ore. Sui motori ad alta tensione, i test richiedono molto più tempo, poiché è necessario aggiungere misurazioni delle scariche parziali e del tan delta, ma generalmente si tratta di installazioni critiche all’interno di uno stabilimento. L’analisi della firma della corrente del motore (MCSA) e l’analisi della firma elettrica (ESA) valutano lo stato del sistema motore durante il funzionamento. Sebbene teoricamente l’MCSA misuri solo la corrente del motore e l’ESA misuri sia la corrente sia la tensione, i due termini vengono spesso utilizzati in modo intercambiabile. Di conseguenza, MCSA viene spesso utilizzato per indicare l’analisi online del motore, includendo anche le misurazioni della tensione. L’analisi online del motore rappresenta un metodo eccellente per determinare lo stato sia dello statore sia del rotore e monitorare l’efficienza del motore. Consente inoltre di rilevare problemi nell’alimentazione elettrica e nei sistemi di controllo. I test online dei motori sono particolarmente adatti al monitoraggio permanente combinato con il rilevamento automatico dei problemi, senza la necessità di costosi sistemi di monitoraggio aggiuntivi. L’analisi delle vibrazioni, sia essa applicata periodicamente oppure online, è la tecnica più efficace per rilevare un’ampia gamma di problemi meccanici nei motori, e più in generale nelle apparecchiature rotanti. Difetti dei cuscinetti, disallineamento, allentamenti, squilibrio, risonanza e problemi di lubrificazione influenzano tutti il comportamento vibrazionale.
Alcuni problemi elettrici, come i difetti relativi al rotore o il piede zoppo, possono essere rilevati anche attraverso le misurazioni delle vibrazioni, ma l’analisi della firma elettrica sarà più accurata nell’identificarli. Al contrario, alcuni difetti meccanici possono essere rilevati attraverso la firma della corrente del motore, ma l’analisi delle vibrazioni sarà più precisa. La tecnica più sensibile è quella che misura direttamente l’effetto fisico primario generato dal difetto. Questo porta alla tabella riportata nella Figura 3, che riassume l’applicabilità delle diverse tecnologie predittive alle diverse modalità di guasto.
Determinare quale tecnica di misurazione privilegiare come tecnologia principale dipende, naturalmente, anche da quali difetti hanno maggiori probabilità di verificarsi. Sebbene oggi sia difficile determinare con precisione la proporzione delle diverse cause principali dei guasti dei motori nell’industria, uno studio frequentemente citato condotto da EASA (Electrical Apparatus Service Association) è riportato nella Figura 4. Secondo questo studio, condotto nei primi anni 2000, più della metà dei guasti dei motori può essere attribuita a problemi dei cuscinetti. A seconda della situazione specifica di uno stabilimento, i dati effettivi possono variare, ma resta il fatto che i difetti dei cuscinetti sono responsabili di una parte significativa dei guasti dei motori. Inoltre, l’analisi delle vibrazioni consente di ridurre notevolmente l’incidenza dei danni ai cuscinetti grazie al rilevamento tempestivo delle cause principali, come squilibrio, problemi di allineamento, risonanza e, naturalmente, problemi di lubrificazione. Questi problemi sono molto più difficili da rilevare mediante misurazioni elettriche o, nel caso dei problemi di lubrificazione, praticamente impossibili.
In sintesi, è vero che ciascuna delle tre tecnologie, analisi delle vibrazioni, analisi online e analisi offline dei motori, presenta vantaggi specifici e consente di rilevare modalità di guasto impossibili o difficili da individuare con altre tecniche. In una determinata situazione, la probabilità di ciascuna modalità di guasto moltiplicata per la sensibilità di rilevamento, valutata in relazione ai costi di implementazione, può rappresentare un buon indicatore per scegliere una strategia. L’analisi delle vibrazioni viene spesso scelta come prima tecnica predittiva grazie alla sua convenienza economica in molte situazioni, consentendo un monitoraggio affidabile sia del motore sia della macchina azionata per una serie di modalità di guasto responsabili della maggior parte dei problemi dei macchinari. In altre situazioni, tuttavia, l’applicazione dell’analisi delle vibrazioni può essere complicata da problemi di accessibilità e la scelta delle misurazioni elettriche online risulta più indicata. Se hai domande o desideri parlare con uno dei nostri esperti, contattaci oggi stesso!