Motores elétricos: 5 casos de análise de condição

Falhas no acionamento de motores elétricos podem resultar em custos muito altos para as empresas. Por isso, é importante implementar sistemas de monitoramento que possam supervisioná-lo adequadamente e, assim, prever ou antecipar possíveis problemas futuros. 

No caso dos motores elétricos, um caminho é o monitoramento automatizado dos sistemas de bombeamento. Ele se baseia na medição das tensões e correntes, o que permite avaliar a eficiência em tempo real e, ainda, a detecção precisa de falhas. 

Pensando em oferecer formas de monitorar a saúde e performance de ativos elétricos, a Dynamox oferece uma solução de monitoramento de corrente e tensão por meio da Enging.  

Enging: a solução para monitoramento de motores elétricos 

Fundada em 2011, a Enging é uma empresa portuguesa especializada em soluções industriais de Manutenção Preditiva e Deteção de Falhas para Transformadores, Máquinas Rotativas e Eletrônicas de Potência. 

Como parte de sua integração no grupo Dynamox, a Enging permite a adição da análise elétrica às análises de vibração e temperatura. Desse modo, utilizando exclusivamente variáveis elétricas, a empresa desenvolve soluções não invasivas e de monitoramento em tempo real, que permitem uma detecção precoce e precisa das falhas por meio da plataforma web. 

Para medir os sinais de corrente, utilizam-se transformadores de corrente de núcleo dividido, e os sinais de tensão são coletados com transdutores de isolamento galvânico. Esses dados são disponibilizados na plataforma e, a partir deles, realiza-se a análise espectral. Nela, o aumento da amplitude indica o agravamento da condição de operação, permitindo identificar falhas como: 

• Problemas relacionados a tensões de alimentação do motor (como desbalanceamento ou problemas do inversor de frequência) 
• Circuito do estator (problemas de isolamento ou conexão) 
• Condição do rotor (barras quebradas, anéis coletores, problemas de escova) 
• Excentricidade/desequilíbrio mecânico (acoplamento, desalinhamento, peças dobradas/deformadas, folga no mancal de rolamento) 
• Variação de carga (problemas de polia/correia, problemas de caixa de engrenagens).  

Além disso, ao monitorar os dados ao longo do tempo, é possível rastrear problemas incipientes em partes específicas do acionamento do motor elétrico e ter uma indicação clara de quão rapidamente as anomalias estão evoluindo ao longo do tempo.   

Veja algumas análises de falha detectadas com o sistema de monitoramento: 

Deformação do anel coletor em um motor de rotor bobinado 

Ao longo de alguns meses, tanto o indicador de falha do rotor quanto o indicador de falha mecânica aumentaram constantemente e ultrapassaram os limites recomendados. Sendo assim, algumas paradas foram feitas para testes offline, mas os resultados não foram conclusivos e o motor continuou funcionando com o aumento dos indicadores de falha do rotor até ocorrer uma falha catastrófica. 

Durante o processo de reparo, descobriu-se que os anéis coletores estavam deformados, causando desgaste e superaquecimento intensivos na interface anel coletor/escova, resultando na falha. Desse modo, após a conclusão do processo de reparo, todos os indicadores de falha retornaram aos valores normais. Neste caso particular, um alerta para problemas no lado do rotor foi acionado mais de dois meses antes da ocorrência da falha, como pode ser visto no gráfico da Figura 1. 

Figura 1: Dados e fotos de uma falha no rotor nos anéis coletores de um motor de rotor enrolado de uma empresa de cimento. 

Problemas de isolamento no circuito do estator 

Os dados dessa estação de bombeamento de água indicaram que a falha estava relacionada a problemas no circuito do estator que estava em um nível de aviso (Figura 6).  

Figura 2: Dados e fotos de problemas de isolamento do estator de um acionamento de bombeamento em uma estação de água limpa. 

Embora o motor fosse relativamente novo e aparentemente sem sinais de degradação, ao abrir a caixa de ligação observou-se altos níveis de corrosão e danos no isolamento dos cabos. Após os reparos, o indicador de falha do estator diminuiu para valores normais, e, assim, evitou-se uma possível falha catastrófica. 

Problemas na gaiola do rotor em um motor de média tensão 

O sistema de monitoramento instalado em um motor de média tensão em uma refinaria indicou problemas relacionados ao rotor. Em poucos dias, a situação se agravou e o indicador aumentou acima do limite crítico. Além disso, a inspeção visual mostrou problemas na conexão de várias barras aos anéis de curto-circuito. 

Figura 3: Dados e fotos de um motor de média tensão tipo gaiola de esquilo com problemas nas barras do rotor. 

Deformação mecânica/excentricidade 

No caso da bomba de uma empresa siderúrgica, as primeiras amostras indicaram problemas mecânicos. Poucos dias depois, o indicador em questão aumentou ainda mais e começou a atingir valores críticos (Figura 8). Com o motor parado, detectou-se danos severos na periferia interna do estator do motor causados pela deformação do rotor. 

Figura 4: Dados e fotos de um motor com um problema mecânico grave. 

Variação de carga devido à vibração da correia 

A aplicação do sistema de monitoramento em um ventilador (com acoplamento de polia/correia) apresentou valores altos com uma tendência crescente para variação de carga. Após uma parada de manutenção planejada, foi confirmada a degradação/problemas da correia. Após a substituição e ajustes mecânicos, os valores voltaram a normalidade (ver a Figura 9). 

Figura 5: Dados e fotos de um ventilador em uma empresa siderúrgica com problemas de correia.

A detecção precoce desses problemas ajudou a evitar falhas catastróficas e interrupções não planejadas. Além disso, os diagnósticos permitiram maior precisão nas ações corretivas, reduzindo os custos de manutenção e aumentando a eficiência operacional.

Ao fornecer uma análise completa do desempenho do motor e da saúde do sistema de potência, o monitoramento proposto capacita os operadores industriais a tomar decisões informadas sobre a manutenção e otimização de seus equipamentos. Isso contribui não apenas para a melhoria da confiabilidade e da produtividade dos sistemas industriais, mas também para a redução dos custos operacionais e o aumento da competitividade no mercado.

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