Temperatura do motor elétrico industrial: faixas normais, causas de aquecimento e alarmes

O monitoramento contínuo da temperatura do motor elétrico é um dos indicadores mais importantes para avaliar a saúde e a condição operacional do equipamento. 

O aquecimento, por si só, não é um problema: ele é natural e faz parte da operação. O que exige atenção é a temperatura que ultrapassa os limites previstos em projeto, sinal de que alguma condição anormal está em desenvolvimento.

Neste artigo, você vai entender as temperaturas associadas às classes de isolamento térmico, as principais causas de superaquecimento, a diferença entre a temperatura de carcaça e de enrolamento e como definir alarmes de forma adequada para cada aplicação.

Por que o aquecimento excessivo é um risco para o motor?

Sobrecarga, desequilíbrio de tensão, perda de isolamento e resistência térmica, falhas no sistema de ventilação, desalinhamentos e problemas mecânicos estão entre os fatores que podem elevar a temperatura e acelerar a degradação dos componentes internos do motor.

O motor também pode sofrer influência de fatores externos, como um ambiente quente ou úmido demais, o acúmulo de sujeira que reduz a troca de calor com o ambiente, ou a transferência de calor de fontes próximas, como um forno, uma forja ou uma fundição. A soma dessas condições externas e internas contribui para o aquecimento excessivo do motor.

Quando não é controlada, essa condição pode causar outros problemas, como:

• Degradação do isolamento dos enrolamentos;
• Derretimento de fios, bornes e componentes da caixa de ligação;
• Degradação da graxa do rolamento;
• Elevação da temperatura do rolamento;
• Queima do motor.

Muitas equipes de manutenção só percebem esse tipo de desgaste quando o motor já opera em condição crítica, com o isolamento dos enrolamentos comprometido e maior risco de parada não programada. 

Acompanhar a evolução da temperatura antes que os limites sejam atingidos é uma etapa essencial da manutenção preditiva.

Quais são as classes de isolamento térmico dos motores elétricos (A, B, F, H)?

A classe de isolamento térmico indica a capacidade do sistema de isolamento dos enrolamentos de suportar determinada temperatura.

Esse parâmetro é essencial para avaliar a temperatura do motor elétrico, pois ajuda a definir os limites térmicos que não devem ser excedidos durante a operação contínua.

A norma ISO IEC 60085 (Electrical Insulation – Thermal evaluation and designation, ou Isolação elétrica – Avaliação e designação térmicas) define os padrões internacionais de classes de isolamento para motores elétricos.

Classe de isolamento refere-se ao valor numérico da temperatura máxima recomendada para uso contínuo (medida no bobinado), expressa em graus Celsius (°C).

Assim, a norma define o seguinte intervalo de temperatura para motores elétricos:

Aqui, a letra indica a classe de temperatura de um determinado motor. Por exemplo, um motor F opera com as bobinas em até 155ºC sem perder suas características e redução de vida útil. Leva-se em consideração a temperatura ambiente de 40°C com padrão.

A NBR 15626-1 trata das condições ambientais usuais que um motor pode estar exposto em, serviço, estabelecendo um padrão de referência. Conforme a norma:

• Altitude limite de 1.000 m acima do nível do mar;
• Meio refrigerante (exemplo, o ar ambiente) com temperatura limite de 40 °C e sem elementos prejudiciais.

Dentro destes valores, o motor deve operar na sua faixa nominal e sem sobreaquecimento.

Quando o motor elétrico é exposto a condições acima dos limites estabelecidos, sua vida útil diminui e sua performance decai, além de aumentar o risco de defeitos e falhas no motor.

De acordo com a regra prática de Montsinger, cada aumento de aproximadamente 10 °C acima da referência térmica tende a reduzir pela metade a expectativa de vida do isolamento.

Essa relação não representa uma previsão exata, pois o resultado varia conforme o material isolante, o tempo de exposição e as condições de operação do motor.

Ainda assim, a regra demonstra por que o superaquecimento deve ser identificado antes que a temperatura alcance níveis críticos.

Desse modo, pequenos desvios mantidos por longos períodos podem causar uma degradação acumulativa, mesmo quando não ocorre uma parada imediata do equipamento.

Qual é a diferença entre a temperatura da carcaça e a do enrolamento?

Como vimos até aqui, as classes térmicas dizem respeito à temperatura medida no enrolamento, que é um elemento interno do motor. 

Durante a operação, porém, muitas vezes não é viável parar o motor ou movê-lo até a bancada para realizar testes. Nesses casos, outras técnicas de monitoramento de temperatura podem ser utilizadas.

Quando o monitoramento utiliza um sensor instalado externamente, seja um sensor de vibração e temperatura fixado ao motor, seja um sensor termográfico, a temperatura é medida na carcaça do motor, isto é, na sua parte externa.

Os limites da classe de isolamento, no entanto, referem-se ao ponto mais quente do enrolamento, localizado no interior do motor: os dois valores não são equivalentes entre si.

Em condições normais, a temperatura registrada na carcaça tende a ser inferior à do enrolamento, devido às trocas de calor com o ambiente e ao sistema de refrigeração.

Como critério prático, essa diferença pode ficar em torno de 20 a 30°C a mais no enrolamento em relação à parte externa, embora varie conforme o projeto, a ventilação, a carga e o ponto de instalação do sensor.

Não é adequado, então, aplicar o limite da classe de isolamento diretamente ao sensor externo: o alarme precisa ser definido para o ponto efetivamente monitorado, evitando que o superaquecimento seja identificado apenas quando o enrolamento já estiver próximo de uma condição crítica.

Exemplo: um motor elétrico trifásico de indução, tipo classe F (155°C), está operando a 500m de altitude, com temperatura ambiente de 35 °C. O sensor instalado no rolamento do lado acoplado indica 70°C, enquanto o sensor termográfico mostra o ponto quente em torno de 60°C.

Isso indica que a temperatura interna do enrolamento deve estar variando entre 20°C e 30°C acima da carcaça, algo entre 70°C + 30°C = 100°C, dentro da faixa de operação esperada em condições ambientais normais.

Ficam evidentes as vantagens de manter um monitoramento contínuo no motor, já que é possível acompanhar a temperatura e entender a condição interna do equipamento.

Quais são as principais causas de aquecimento anormal em motores elétricos?

O superaquecimento de motor elétrico pode estar relacionado a condições elétricas, mecânicas ou ambientais. 

Por isso, além de acompanhar o valor da temperatura, a equipe deve observar como o aquecimento evolui e quais outros sinais aparecem ao mesmo tempo.

Entre as causas mais comuns, destacam-se:

1. Sobrecarga

Ocorre quando o motor trabalha com corrente acima da nominal. Como resultado, a temperatura tende a aumentar de maneira uniforme em todo o equipamento.

Sinal característico: corrente elevada e aquecimento generalizado durante a operação.

2. Desequilíbrio de tensão entre fases

Mesmo com carga normal, pequenas diferenças entre as tensões das fases podem gerar desequilíbrios de corrente e uma elevação térmica proporcionalmente maior nos enrolamentos.

Sinal característico: aquecimento elevado ou desproporcional, apesar de o motor não apresentar sobrecarga aparente.

Como referência, um desequilíbrio de tensão de poucos pontos percentuais já pode provocar um aumento muito mais expressivo na elevação de temperatura do motor.

3. Perda de isolamento e resistência térmica

O enrolamento pode ter seu isolamento comprometido por meio de um ambiente corrosivo, contaminação interna, ou mesmo quando o rotor causa danos no enrolamento removendo seu isolamento.

Sinal característico: queda de performance e curto circuito.

4. Ventilação obstruída

O acúmulo de poeira na grade, a restrição das passagens de ar ou um ventilador danificado reduzem a capacidade de resfriamento do motor.

Sinal característico: aquecimento progressivo ao longo do tempo, acompanhado por sujeira nas entradas de ar ou perda de eficiência da ventilação.

5. Desalinhamento entre motor e carga

Problemas de alinhamento podem aparecer junto com aumento de temperatura e níveis elevados de vibração.

Sinal característico: aquecimento combinado com vibração acima do comportamento normal do conjunto.

6. Problemas mecânicos

Um eixo travado, um rolamento mal lubrificado com aumento de atrito ou um rolamento emperrado também agravam o esforço do motor e podem gerar transmissão de calor.

Sinal característico: aumento da temperatura e vibração global.

Como definir ações com base no monitoramento da temperatura do motor?

A manutenção preditiva é uma grande aliada na prevenção de falhas em motores elétricos, atuando por meio do monitoramento contínuo da temperatura.

Seu objetivo é prever a ocorrência de uma falha a partir da tendência de evolução de uma condição monitorada.

Veja, a seguir, um exemplo da solução Dynamox: gráficos de telemetria para temperatura, aceleração e velocidade, que possuem a possibilidade de configuração de alarmes por níveis.

Com a indústria 4.0, a manutenção preditiva de motores elétricos ganha ainda mais força: sensores sem fio permitem coletar dados de vibração, temperatura, termografia, corrente e tensão do motor de forma remota e automatizada.

Os sensores de vibração e temperatura da Dynamox podem ser fixados diretamente na estrutura dos motores, monitorando a vibração de rolamentos e mancais e a temperatura nesses pontos, e revelando a condição real de operação do ativo minuto a minuto.

Já a solução Dynamox ESA (Análise de Assinatura Elétrica) permite acompanhar remotamente o comportamento das grandezas de corrente e tensão, revelando problemas nos enrolamentos, no estator, no rotor e na alimentação, além de falhas mecânicas. Tudo isso a partir de sensores instalados no quadro de alimentação do motor, com monitoramento remoto pela plataforma.

Já a termografia online e remota pode ser feita com o Dynamox Lens: um sensor termográfico instalado apontado para o motor captura imagens térmicas de forma contínua, permitindo ao analista consultar a termografia sempre que for mais conveniente.

O sensor também pode ser instalado no quadro elétrico para monitorar barramentos e alimentação do motor.

Com base nesses dados de monitoramento, é possível definir diferentes estratégias de ação: programar uma manutenção, revisar um intervalo preventivo, providenciar a compra de materiais ou agendar grandes paradas da planta industrial com semanas de antecedência.

Essas ações podem estar atreladas a níveis de alarme, em que cada nível dispara uma resposta diferente, ampliando a segurança e a produtividade da planta.

Como definir alarmes A1 e A2 no monitoramento?

Definir corretamente os limites de alarme é tão importante quanto monitorar a temperatura do motor. Desse modo, limites muito altos reduzem o tempo disponível para intervenção, enquanto limites muito baixos aumentam a ocorrência de alarmes desnecessários.

Uma prática comum é utilizar dois níveis de alarme:

A1 – Alerta

O A1 indica que a temperatura ultrapassou o comportamento esperado do ativo e requer maior atenção da equipe de manutenção.

Objetivos:

• Identificar desvios antes que evoluam para uma condição crítica;
• Permitir inspeções e análises sem necessidade de parada imediata;
• Ampliar o tempo disponível para planejar uma intervenção.

A2 – Alarme crítico

O A2 indica que a temperatura está próxima do limite operacional definido para o ativo. Nesse estágio, a equipe deve avaliar e executar uma ação imediata conforme a criticidade do equipamento e os procedimentos da planta.

Objetivo:

• Evitar a degradação acelerada do sistema de isolamento;
• Reduzir o risco de falhas térmicas;
• Proteger a disponibilidade do equipamento.

O que considerar ao configurar os alarmes?

Os limites de A1 e A2 não devem ser definidos a partir de um único valor padrão para todos os motores. A configuração deve considerar fatores como, por exemplo:

• Classe de isolamento do motor;
• Temperatura ambiente da instalação;
• Ponto onde a temperatura é medida (carcaça ou enrolamento);
• Características do projeto do motor;
• Regime de carga e condições operacionais;
• Histórico de operação do equipamento.

Isso significa que motores aparentemente iguais podem exigir limites diferentes quando operam sob cargas, ambientes ou condições de instalação distintas.

Veja exemplo a seguir:

Como o monitoramento contínuo ajuda a identificar desvios de temperatura?

A temperatura do motor elétrico não deve ser analisada apenas por um valor isolado. Em muitos casos, o comportamento ao longo do tempo fornece informações muito mais úteis para o diagnóstico.

Com o monitoramento contínuo, a plataforma da Dynamox registra o histórico de temperatura do ativo e permite acompanhar sua evolução ao longo dos dias ou semanas. 

Dessa forma, a equipe consegue identificar tendências de aquecimento antes que os limites de alarme sejam atingidos.

Por exemplo, um motor pode apresentar um aumento gradual de temperatura devido ao acúmulo de poeira nas entradas de ar ou à redução da eficiência da ventilação. Individualmente, cada medição ainda pode estar dentro da faixa considerada normal.

No entanto, a tendência de crescimento da temperatura indica que o comportamento do ativo está se desviando do padrão esperado.

Assim, o acompanhamento permite que a equipe programe uma inspeção para investigar a causa do aquecimento e realize a intervenção no momento mais adequado, reduzindo o risco de uma parada não programada.

Como aplicar esse conhecimento na manutenção dos motores?

A configuração dos alarmes de temperatura exige conhecer a classe de isolamento do motor, o ponto de medição e as condições reais de operação. Portanto, não existe um valor universal de temperatura segura que possa ser aplicado a todos os equipamentos.

Com o monitoramento contínuo da Dynamox, a equipe acompanha o comportamento térmico dos ativos e identifica desvios antes que evoluam para uma condição crítica. Isso amplia a previsibilidade das intervenções e reduz o risco de paradas não programadas.

Quer definir alarmes mais adequados e acompanhar a temperatura dos motores elétricos industriais ao longo do tempo? Entre em contato com um especialista da Dynamox e conheça nossas soluções de monitoramento de ativos.

Perguntas frequentes sobre temperatura do motor elétrico industrial