Análise de assinatura elétrica: o que é e como funciona na manutenção preditiva

A análise de assinatura elétrica é uma técnica de manutenção preditiva que permite a avaliação do comportamento de ativos elétricos a partir de sinais como corrente e tensão. Assim, ao invés de depender apenas de inspeções visuais ou intervenções físicas no equipamento, essa abordagem permite identificar alterações no funcionamento de motores, geradores e transformadores de forma não invasiva, com o ativo energizado e, em muitos casos, em operação.

Neste artigo, você vai entender o que é análise de assinatura elétrica, como ela funciona na prática, quais falhas podem ajudar a identificar e onde sua aplicação faz mais sentido na indústria. Além disso, veremos como essa abordagem se integra a outras técnicas preditivas e de que forma contribui para decisões mais seguras, precisas e orientadas por dados na gestão de ativos.

O que é análise de assinatura elétrica?

A análise de assinatura elétrica (ESA) é uma técnica que avalia corrente e tensão para identificar alterações no comportamento de ativos energizados. A partir dessas medições, os sinais elétricos são convertidos em indicadores que ajudam na análise da condição do equipamento.

Essa abordagem pode ser aplicada a motores, geradores e transformadores, permitindo o diagnóstico com o ativo energizado e, em muitos casos, em operação. Na prática, cada máquina elétrica apresenta uma espécie de assinatura de funcionamento. Dessa forma, quando esse padrão se altera, isso pode indicar a presença de anomalias ou falhas em evolução.

Além disso, a técnica não se limita à leitura elétrica isolada. Como o comportamento do ativo influencia diretamente os sinais medidos, a análise também permite observar efeitos associados ao funcionamento eletromecânico do sistema.

Por que a análise de assinatura elétrica é importante na indústria?

A análise de assinatura elétrica é importante porque permite acompanhar ativos críticos a partir da medição de corrente e tensão, sem necessidade de parar o processo. Como a medição pode ser feita com o ativo energizado, a técnica reflete a condição real de operação e amplia a capacidade de acompanhamento na rotina industrial.

Entre as principais vantagens dessa técnica, estão:

• Sem necessidade de parar o processo, o que favorece o monitoramento contínuo;
• Reflete a condição real de operação do ativo;
• Permite analisar o motor, o sistema de alimentação e o processo produtivo;
• Detecta falhas dinâmicas e intermitentes;
• É adequada para manutenção preditiva baseada em tendência;
• Ajuda a reduzir paradas inesperadas;
• Aumenta a previsibilidade operacional;
• Traz mais segurança nas intervenções;
• Melhora a gestão dos ativos elétricos;
• Não exige desmontagem do equipamento, já que o monitoramento é feito nos cabos de alimentação e pode ser realizado nos quadros elétricos;
• Mostra que problemas mecânicos também podem ser percebidos por meio da análise elétrica.

Além disso, os problemas elétricos e mecânicos deixam marcas mensuráveis no sinal elétrico do equipamento. Em outras palavras, anormalidades nos componentes elétricos ou mecânicos do motor, ou do processo realizado pelo motor, podem alterar o comportamento da corrente e/ou do campo eletromagnético.

Como a análise de assinatura elétrica funciona na prática?

De forma geral, a análise de assinatura elétrica observa como o ativo se comporta ao longo do tempo e em diferentes condições de operação. Para isso, os sinais elétricos podem ser avaliados tanto pela forma de onda quanto pela evolução dos parâmetros, considerando variações, tendências e mudanças em relação ao comportamento esperado. Assim, a análise permite perceber alterações que indicam desvios na condição do equipamento.

Confira a seguir:

Corrente, tensão e frequência como fonte de diagnóstico

Para entender a assinatura elétrica, é preciso começar pelas grandezas básicas do sistema: corrente, tensão e frequência. 

• Corrente representa o fluxo elétrico que alimenta o equipamento (Amperes, A); 
• Tensão é a diferença de potencial que impulsiona esse fluxo (Volts, V); 
• Frequência corresponde ao número de ciclos por segundo da rede elétrica (Hertz, Hz).

A partir destes sinais, é possível calcular outros parâmetros que serão fundamentais na análise, como por exemplo, potência, defasagem, desbalanceamento e desequilíbrio de tensão e corrente, fator de potência, energia ativa e reativa, pico a pico, valores RMS, fator de crista e etc.

O motor como sistema eletromecânico

Um ponto central dessa técnica é entender que o motor não deve ser avaliado apenas como um componente elétrico isolado. Ele é um sistema eletromecânico, no qual a parte elétrica e a parte mecânica estão diretamente conectadas. Ou seja, alterações na carga, no torque e no comportamento mecânico influenciam o sinal elétrico medido.

Isso amplia a visão da análise, visto que a assinatura elétrica não serve apenas para identificar falhas estritamente elétricas. Variações no entreferro, desalinhamento, mudanças de carga e outros problemas mecânicos também podem modificar o campo eletromagnético e, por consequência, alterar o comportamento da corrente. Da mesma forma, falhas em espiras, enrolamentos, conexões, isolamento e barras do rotor também deixam marcas nos sinais elétricos.

Análise no domínio do tempo e da frequência

Depois da coleta, o sinal elétrico pode ser analisado no domínio do tempo ou no domínio da frequência. No tempo, a leitura observa a forma de onda e a evolução dos parâmetros elétricos, identificando tendências, variações, oscilações e defasagens no comportamento do ativo. Já na frequência, o objetivo é revelar padrões que não aparecem com clareza na forma de onda original.

Além disso, é nesse contexto que entram conceitos como FFT, espectro e frequências características. A rotação do eixo gera uma frequência característica, enquanto os defeitos produzem padrões repetitivos que podem aparecer como picos no espectro. Dessa maneira, a identificação dessas frequências ajuda a relacionar alterações no sinal com possíveis anomalias do ativo.

Na prática, a análise transforma sinais elétricos em informação diagnóstica. Assim, em vez de olhar apenas para o valor instantâneo de corrente ou tensão, a técnica permite interpretar a evolução do comportamento elétrico do equipamento e associar essas mudanças a possíveis falhas em desenvolvimento.

Quais falhas podem ser identificadas com análise de assinatura elétrica?

De forma geral, as falhas podem ser organizadas em três frentes principais para facilitar a análise: 1. Falhas no estator e no rotor; 2. Problemas mecânicos que alteram o sinal elétrico;  3. Distúrbios de alimentação e qualidade de energia.

A seguir, veja o que pode ser observado em cada uma delas.

Falhas no estator e no rotor

Nesse grupo, entram anomalias internas do equipamento elétrico, que alteram diretamente o comportamento da corrente e da tensão. Entre os principais exemplos, estão:

• Curto entre espiras
• Barras quebradas no rotor
• Excentricidade no entreferro

Dessa forma, essas falhas modificam a assinatura elétrica do ativo e indicam desvios no comportamento esperado da máquina.

Problemas mecânicos que alteram o sinal elétrico

A análise de assinatura elétrica também permite perceber alterações mecânicas que afetam o comportamento eletromecânico do equipamento. Entre os exemplos mais relevantes, estão:

• Desalinhamento
• Desbalanceamento
• Problemas mecânicos associados aos rolamentos
• Variações de carga

Nesses casos, o defeito não está, necessariamente, na parte elétrica. Ainda assim, ele altera o funcionamento do ativo e deixa marcas mensuráveis no sinal elétrico.

Distúrbios de alimentação e qualidade de energia

Além das falhas internas e dos efeitos mecânicos, a técnica também ajuda a identificar anomalias relacionadas à alimentação elétrica do sistema. Por exemplo:

• Falta de fase
• Desequilíbrio de tensão
• Desequilíbrio de corrente
• Distúrbios de qualidade de energia
• Envelhecimento do circuito estatórico

Esse tipo de análise ajuda a entender se a alteração observada está ligada ao próprio ativo ou às condições elétricas da alimentação.

Essa divisão é importante porque amplia a leitura da condição do equipamento. Dessa forma, ela mostra que a análise de assinatura elétrica não se limita a falhas estritamente elétricas, mas também contribui para perceber alterações mecânicas e distúrbios da alimentação que impactam o desempenho do ativo.

Onde a medição é realizada e como a técnica é aplicada?

A análise de assinatura elétrica é uma técnica que não depende de acesso direto ao corpo da máquina para gerar informação diagnóstica. Na prática, isso responde a uma dúvida comum: a coleta pode ser feita sem desmontagem do equipamento e, em muitos casos, com o ativo em operação.

A seguir, confira como realizar a medição:

Medição no painel elétrico

Em geral, a medição é realizada no painel elétrico, onde estão disponíveis os sinais necessários para análise. Isso significa que não é preciso instalar o sensor na máquina, o que reduz a necessidade de intervenções físicas no ativo e evita exposição desnecessária da equipe a riscos operacionais.

Assim, essa é uma característica importante da ESA, porque a torna uma metodologia não invasiva. Como a coleta ocorre no sistema elétrico de alimentação, não há necessidade de desmontar o equipamento para obter os dados. Além disso, o ativo pode permanecer energizado durante a medição e continuar operando normalmente.

Sensores nas fases de alimentação

A coleta é feita com sensores instalados nas fases de alimentação do ativo. A partir dessas medições, é possível registrar os sinais elétricos e transformá-los em parâmetros de análise.

Esse arranjo permite captar a assinatura elétrica sem interferir diretamente na parte mecânica da máquina. Assim, a técnica observa o comportamento do ativo por meio do sistema elétrico, o que reforça sua aplicação prática em ambientes industriais onde acesso, segurança e continuidade operacional são fatores críticos.

Monitoramento pontual ou contínuo

A aplicação da técnica pode ser feita de forma pontual ou contínua, dependendo da criticidade do ativo e do objetivo da análise.

Na coleta periódica, a medição é realizada em intervalos definidos, sendo indicada para ativos em que o acompanhamento por tendência pode ocorrer por campanhas ou rotinas de inspeção.

Já o monitoramento contínuo é mais adequado para ativos críticos, em que acompanhar a evolução dos sinais ao longo do tempo aumenta a capacidade de percepção de desvios e melhora a previsibilidade da manutenção.

Portanto, a escolha entre coleta periódica e monitoramento contínuo deve considerar o impacto que uma falha pode causar na operação, na disponibilidade e na segurança da planta.

Qual a diferença entre ESA e outras análises relacionadas?

Quando se fala em análise de assinatura elétrica (ESA), é importante entender que o termo funciona como um guarda-chuva para diferentes abordagens de análise baseadas em sinais elétricos. 

Nesse sentido, a imagem a seguir ajuda a visualizar que algumas técnicas se sobrepõem, outras têm foco mais específico, mas todas fazem parte do mesmo universo de monitoramento por corrente, tensão e potência.

Assim, as principais siglas são:

A imagem dos círculos mostra justamente essa lógica de relação entre as técnicas. A CSA ocupa um espaço importante dentro da ESA porque a corrente carrega informações sobre o comportamento do motor e da carga. Já a VSA observa a tensão e, por isso, ajuda a analisar aspectos ligados à alimentação elétrica. Entre essas duas frentes, a PSA aparece como uma zona de interseção, porque a potência resulta da combinação de grandezas elétricas (corrente e tensão) e amplia a leitura do sistema.

Dentro desse conjunto, a MCSA aparece como uma abordagem mais específica, voltada à assinatura de corrente do motor. Ou seja, ela está contida dentro do universo da análise de corrente. Já a EPVA não representa uma grandeza medida isoladamente, mas uma forma de processar os sinais elétricos para extrair padrões relacionados ao comportamento do ativo.

Dessa forma, isso significa que essas siglas não devem ser vistas como técnicas concorrentes. Pelo contrário, elas representam formas complementares de interpretar os mesmos sinais elétricos. Enquanto uma abordagem destaca a corrente, outra enfatiza a tensão, a potência ou o comportamento vetorial do sistema. Juntas, elas ampliam a capacidade de diagnóstico e ajudam a construir uma visão mais completa da condição do ativo.

Limites e cuidados da análise de assinatura elétrica

Embora a análise de assinatura elétrica seja uma técnica valiosa para o diagnóstico de ativos elétricos, ela não deve ser tratada como uma solução isolada. Para que a interpretação seja consistente, alguns cuidados precisam ser considerados:

• Nem toda falha gera um sinal facilmente identificável, especialmente em estágios muito iniciais;
• As condições de carga influenciam diretamente a análise, o que exige contexto operacional para interpretar os dados corretamente;
• O processo e a alimentação elétrica também interferem no comportamento do sinal, podendo alterar o resultado da leitura;
• A qualidade do dado impacta diretamente o diagnóstico, já que medições inconsistentes reduzem a confiabilidade da análise;
• A interpretação da ESA pode ser mais complexa, principalmente quando diferentes variáveis do sistema influenciam o sinal ao mesmo tempo;
• A técnica não deve ser usada de forma isolada, mas sim como parte de uma estratégia de manutenção baseada em condição;
• A ESA complementa outras técnicas preditivas, como análise de vibração, termografia e inspeções de campo;
• A leitura dos sinais deve considerar o comportamento real do ativo, e não apenas valores elétricos observados de forma pontual.

Portanto, esses cuidados mostram que a análise de assinatura elétrica gera mais valor quando está integrada a outras fontes de informação e a uma rotina estruturada de monitoramento.

Aplicações práticas da análise de assinatura elétrica na indústria

A aplicação da análise de assinatura elétrica pode variar conforme o tipo de ativo e a falha em desenvolvimento. Em motores, transformadores e motobombas, por exemplo, a técnica ajuda a perceber desvios elétricos associados a problemas que nem sempre são visíveis no início. 

A seguir, um exemplo prático para ilustrar a aplicação:

Exemplo prático

Cenário
Em uma subestação de distribuição, um transformador começa a apresentar sinais de degradação no comutador de TAP em carga (OLTC), mesmo sem impacto imediato visível na operação.

Detecção
A análise identifica um comportamento anormal associado à atuação do comutador entre TAPs consecutivos, indicando degradação nos contatos e desvio em relação à condição normal.

Verificação
A anomalia apontada pela análise é confirmada em inspeção visual, validando o problema no componente.

Ação
Com o desvio identificado antes da falha crítica, a equipe realiza a troca do óleo do OLTC, recoloca o comutador em serviço e programa a substituição para uma janela mais conveniente.

Resultado
Nesse tipo de aplicação, a análise de assinatura elétrica contribui para antecipar a degradação, dar mais previsibilidade à manutenção e evitar uma intervenção emergencial em um ativo crítico.

Como a Dynamox apoia a aplicação da análise de assinatura elétrica?

A Dynamox ESA apoia a aplicação da análise de assinatura elétrica ao reunir, em uma mesma solução, sensoriamento, aquisição de dados, processamento algorítmico e monitoramento remoto. Com isso, a análise deixa de ser apenas uma leitura dos sinais elétricos e passa a fazer parte de uma rotina estruturada de acompanhamento da condição dos ativos.

Na prática, a solução direciona a análise para três frentes principais:

• Diagnóstico de falhas: identificação de anomalias no estator, rotor, parte mecânica e variações de carga, a partir do comportamento dos sinais elétricos;
• Qualidade de energia: avaliação das condições da alimentação elétrica, como desequilíbrios de tensão e distúrbios que podem afetar o desempenho do ativo;
• Eficiência energética: análise do consumo e do desempenho do equipamento, ajudando a identificar perdas e desvios operacionais.

Além disso, a plataforma organiza a leitura da assinatura elétrica em 5 indicadores de falha:

1. Alimentação do motor: qualidade das tensões;
2. Estator: correntes que alimentam o motor, cabos, painéis, contactores e desequilíbrio de corrente;
3. Rotor: barras quebradas;
4. Mecânica: 1xRPN do eixo e rolamentos;
5. Variação de carga: oscilações no torque ou na corrente do motor.

Vale destacar também que a solução apresenta valores globais da assinatura de forma mais intuitiva, facilitando a interpretação na rotina de manutenção.

Assim, com a Dynamox ESA, a análise de assinatura elétrica é aplicada de forma contínua e estruturada, refletindo diretamente em indicadores de manutenção e desempenho dos ativos:

Vale destacar também que a solução apresenta valores globais da assinatura de forma mais intuitiva, facilitando a interpretação na rotina de manutenção. 

A Dynamox ESA faz parte do ecossistema de soluções preditivas da Dynamox, reunindo em uma única plataforma análises de vibração, termografia e assinatura elétrica. Isso permite concentrar diferentes técnicas em um mesmo ambiente, ampliando a visibilidade sobre os ativos e apoiando analistas e gestores na tomada de decisão.

Quer entender como aplicar a análise de assinatura elétrica na sua operação? Conheça a Dynamox ESA e veja como transformar dados elétricos em decisões de manutenção mais precisas.

Perguntas frequentes sobre análise de assinatura elétrica – FAQ