A manutenção de motores elétricos realizada no momento adequado é essencial para garantir a confiabilidade dos processos de produção em praticamente todos os setores industriais. Por isso, a maioria dos gerentes de manutenção prefere uma estratégia preditiva para determinar o momento ideal das intervenções em seus motores críticos. Um programa eficaz de manutenção preditiva evita intervenções desnecessárias e reduz o risco de danos secundários e paradas não planejadas causadas por falhas inesperadas. Ao selecionar tecnologias de manutenção preditiva aplicáveis a motores elétricos, existem diversas opções. Análise de vibração, ultrassom (US), termografia infravermelha (IRT), análise de assinatura elétrica (ESA), análise de circuito de motores (MCA), análise de lubrificantes e inspeção visual podem fornecer informações valiosas sobre a condição do motor. A combinação de várias, ou até mesmo de todas, essas técnicas oferece uma visão mais completa da saúde do motor, embora isso possa ser justificável apenas para as instalações mais críticas. Surge então a questão: qual ou quais técnicas escolher? Este artigo concentra-se na análise de vibração e nos testes de motores, pois essas técnicas são frequentemente objeto de discussão na definição de tecnologias preditivas eficientes e versáteis para motores elétricos. Ao abordar os testes de motores, é importante distinguir entre os testes online, realizados enquanto o motor está energizado, e os testes offline, realizados com o motor desenergizado.
Os testes offline de motores, frequentemente chamados de análise de circuito de motores (MCA) ou avaliação de circuito de motores (MCE), detectam principalmente modos de falha relacionados aos enrolamentos do estator, isolamento, cabeamento e conexões. Também é possível avaliar a condição do entreferro e da gaiola de esquilo. A maioria desses modos de falha, como falhas de isolamento, degradação de cabos, contatos defeituosos, conexões soltas, falhas em desenvolvimento nos enrolamentos e falhas de aterramento, não pode ser detectada por outras tecnologias. Como a MCA exige que o motor seja eletricamente desconectado antes do teste, o processo pode ser demorado. Por esse motivo, ela é frequentemente utilizada como método de inspeção para motores que entram ou saem de operação, para diagnóstico de problemas e também em programas de inspeção periódica. Em aplicações de baixa tensão, com a preparação adequada, as inspeções podem ser realizadas com eficiência, permitindo testar até 25 motores em uma jornada de 8 horas. Em motores de alta tensão, os testes exigem consideravelmente mais tempo, pois é necessário incluir medições de descargas parciais e de tangente delta. No entanto, esses motores geralmente fazem parte das instalações críticas de uma planta. A análise da assinatura da corrente do motor (MCSA) e a análise da assinatura elétrica (ESA) avaliam a condição do sistema do motor enquanto ele está em operação. Embora, em teoria, a MCSA meça apenas a corrente do motor e a ESA meça tanto a corrente quanto a tensão, os dois termos são frequentemente usados de forma intercambiável. Por isso, MCSA é muitas vezes utilizada para se referir à análise online de motores, incluindo também medições de tensão. A análise online de motores é uma excelente forma de avaliar a condição do estator e do rotor, além de monitorar a eficiência do motor. Ela também detecta problemas na alimentação elétrica e nos sistemas de controle. Os testes online são particularmente adequados para o monitoramento permanente combinado com a detecção automatizada de problemas, sem a necessidade de sistemas adicionais de monitoramento de alto custo. A análise de vibração, seja realizada periodicamente ou online, é uma das técnicas mais eficazes para detectar uma ampla variedade de problemas mecânicos em motores e em equipamentos rotativos em geral. Defeitos em rolamentos, desalinhamento, folgas, desbalanceamento, ressonância e problemas de lubrificação afetam o comportamento vibratório.
Alguns problemas elétricos, como defeitos relacionados ao rotor ou soft foot, também podem ser detectados por meio de medições de vibração, mas a análise da assinatura elétrica será mais precisa para identificá-los. Por outro lado, determinados defeitos mecânicos podem ser detectados pela assinatura da corrente do motor, mas a análise de vibração será mais precisa. A técnica mais sensível é aquela que mede diretamente o principal efeito físico gerado pelo defeito. Isso nos leva à tabela da Figura 3, que resume a aplicabilidade de diferentes tecnologias preditivas para diferentes modos de falha.
Determinar qual técnica de medição deve ser priorizada como primeira tecnologia também depende, naturalmente, de quais defeitos têm maior probabilidade de ocorrer. Embora seja difícil determinar com precisão a proporção das diferentes causas raiz de falhas em motores na indústria atualmente, um estudo frequentemente citado, realizado pela EASA (Electrical Apparatus Service Association), é apresentado na Figura 4. De acordo com esse estudo, realizado no início dos anos 2000, mais da metade das falhas em motores pode ser atribuída a problemas nos rolamentos. Dependendo da situação específica de cada planta, os números reais podem variar, mas permanece o fato de que os defeitos em rolamentos são responsáveis por uma parcela significativa das falhas em motores. Além disso, a análise de vibração ajuda a reduzir significativamente a ocorrência de danos nos rolamentos por meio da detecção antecipada de causas raiz, como desbalanceamento, problemas de alinhamento, ressonância e, especialmente, problemas de lubrificação. Esses problemas são muito mais difíceis de detectar por meio de medições elétricas e, no caso de problemas de lubrificação, sua detecção é praticamente impossível.
Em resumo, é verdade que cada uma das três tecnologias, análise de vibração, análise online de motores e análise offline de motores, apresenta vantagens específicas e permite detectar modos de falha que são impossíveis ou difíceis de identificar com outras técnicas. Para uma determinada situação, a probabilidade de ocorrência de cada modo de falha, combinada com a sensibilidade de detecção e equilibrada em relação ao custo de implementação, pode ser um bom indicador para definir a estratégia mais adequada. A análise de vibração é frequentemente escolhida como a primeira técnica preditiva devido à sua excelente relação custo-benefício em muitas situações, permitindo o monitoramento confiável tanto do motor quanto da máquina acionada para uma série de modos de falha responsáveis pela maioria dos problemas em máquinas. Em outras situações, porém, a aplicação da análise de vibração pode ser dificultada por problemas de acessibilidade, tornando a escolha de medições elétricas online mais indicada. Se você tiver alguma dúvida ou quiser falar com um de nossos especialistas, fale conosco hoje mesmo!