1
INFLUÊNCIA DE FATORES DA MANUTENÇÃO QUE AFETAM A VIDA ÚTIL
DOS MOTORES DE INDUÇÃO
Marcos Antonio da Silva1, Manuel Losada y Gonzalez2
1
Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
Avenida Amazonas 5253, Bairro Gameleira, Belo Horizonte, MG.
[email protected].
2
Universidade Federal de Minas Gerais
Avenida Antonio Carlos 6632, Pampulha, Belo Horizonte, MG.
[email protected]
Resumo – Este artigo tem como objetivo apresentar o
efeito da manutenção na vida útil dos motores de
indução. Para tal, apresenta uma introdução sobre os
tipos de manutenção aplicada aos motores, mostrando os
procedimentos indicados de manutenção preventiva e
corretiva, em conformidade com cada processo
produtivo. São também definidos os fatores que
degradam a vida útil dos motores, seja por
envelhecimento natural, desgaste, meio ambiente,
carregamento e operação fora das condições nominais.
Posteriormente uma análise técnica da ação destes
fatores atuando de forma isolada ou simultânea é
efetuada, onde se mostra a degradação da vida dos
motores e os procedimentos de manutenção adotados
para minimizar esta degradação e com intuito de manter
a confiabilidade do sistema.
Palavras Chaves - Confiabilidade, manutenção, motores
de indução, vida útil.
devendo este equilíbrio ser adequado, dentro de suas
respectivas particularidades. Em sistemas motrizes, estas
particularidades definem o formato de manutenção que pode
ser aplicado em um todo ou em setores específicos da
empresa.
Dentro do sistema motriz deve ser dada uma especial
atenção ao motor elétrico de indução, pois o mesmo é
responsável pelo consumo aproximado de 25% de toda
energia gerada no Brasil [1], e, obviamente, faz parte do
acionamento de quase todos os sistemas operacionais. O
motor de indução é composto por um conjunto fixo e outro
móvel, denominado estator e rotor, respectivamente. Os
outros principais componentes que fazem parte do rotor são
os mancais de rolamentos e o eixo do motor. Há entre o
conjunto fixo e o conjunto móvel um espaço vazio
denominado entreferro, que permite o giro do rotor. A figura
(1) mostra os principais tipos de falhas em motores de
indução, e indica que 41% delas ocorrem nos mancais, 37%
nos enrolamentos do estator, 10% no rotor e 12% são faltas
diversas [2].
I. INTRODUÇÃO
A manutenção é uma fonte de custo cara e complexa e
como tal precisa ser administrada. Sua atividade meio, dentro
de um sistema operacional, é de fundamental importância
para a produção e a qualidade final do produto. Todo sistema
operacional tem um tempo de vida estimado e a
probabilidade deste sistema falhar aumenta com a redução do
seu tempo de vida. Deste modo é essencial ter um sistema de
manutenção confiável para atuar de forma simultânea com o
processo produtivo, reduzindo a probabilidade de paralisação
do sistema. Quando um sistema opera sem interrupção e
perda da produção em período de tempo definido, pode-se
dizer que este sistema é confiável. Portanto a confiabilidade
de um sistema é definida como a probabilidade do sistema
operar sem interrupção não programada em um determinado
período de tempo. Um sistema 100% confiável é
economicamente inviável, efetuando a manutenção dentro de
custos viáveis sem impactar os custos do sistema produtivo,
Fig. 1. Falhas percentuais nas partes constituintes de um motor.
Neste trabalho apresentam-se, sugestões de manutenção
que devem ser aplicadas a cada tipo específico de sistema
motriz, mostrando a importância da mesma na vida útil dos
motores e propiciando uma maior confiabilidade neste sistema.
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
2
II. TIPOS DE MANUTENÇÃO
Os procedimentos de manutenção são executados da
forma corretiva ou preventiva. A seguir faz-se um relato
sucinto de cada modelo.
Manutenção Corretiva - deve ser efetuada quando
instalações e equipamentos operam como unidades
individuais, ou são separados por partes no processo de
fabricação, com uma unidade suprindo a falha sem afetar
imediatamente o processo de produção. Em uma instalação
que opera com vários equipamentos com funções
semelhantes, pode-se chegar à conclusão que é mais barato,
fácil e rápido permitir que o motor pare e então substituí-lo
por outros que já estão recondicionados ou novos. O motor
substituído é então recuperado e mantido à disposição para
futuras utilizações, verificando seu rendimento para atender a
política de conservação de energia. É importante ressaltar
que deve ser efetuado um planejamento do método de reparo,
bem como a preparação de ferramental necessário.
Especificamente a substituição não planejada é um
formato de manutenção corretiva, utilizada em setores de
sistemas produtivos que usam grande quantidade de motores
pequenos de baixo custo. O setor de manutenção deve ter em
estoque unidades capazes de substituir os motores
danificados de forma eficiente. Este procedimento é indicado
quando o custo de reparação é maior que o custo de
aquisição e, em conseqüência disto, o motor danificado é
substituído por outro motor novo com maior confiabilidade.
Este tipo de manutenção não deve ser aplicado em motores
que interrompam o processo produtivo.
Manutenção preventiva é dividida em duas formas
básicas, sendo uma baseada em períodos de tempos prédeterminados e denominada de manutenção sistêmica, e a
outra baseada em acompanhamento de parâmetros e
denominada manutenção preditiva. A manutenção
sistêmica é utilizada quando o mecanismo de falha é típico
de desgaste, como o tempo de troca dos mancais antes do
travamento do rotor. Já a manutenção preditiva consiste do
acompanhamento da condição e/ou desempenho, através da
análise de testes periódicos em parâmetros representativos da
situação do motor. Um exemplo de manutenção preditiva é a
determinação da expectativa de vida útil do isolamento das
bobinas do estator através da medição da resistência de
isolamento.
A substituição planejada é um formato de manutenção
preventiva que é freqüentemente utilizada com bons
resultados em vários setores industriais, principalmente
naqueles em que um motor de grande porte é responsável
pela principal unidade operacional da empresa. Nestes casos,
a mesma deve ser realizada dentro de critérios técnicos e
administrativos, tendo como suporte o banco de dados dos
motores utilizados no sistema produtivo ou de informações
de fabricantes ou fornecedores. Os procedimentos de
manutenção devem ser efetuados em dia especifico de
paralisação do processo produtivo, sendo que o conjunto ou
parte do conjunto que será substituído deve estar disponível
no momento da manutenção, juntamente com todo
ferramental, instrumentos de medição e aferição e corpo
técnico da empresa.
III. CONFIABILIDADE
A confiabilidade é a probabilidade (P) de um sistema
motriz operar por um período de tempo definido sem
ocorrência de falha. A manutenção preventiva em sistemas
motrizes desempenha um papel importante na confiabilidade
dos sistemas industriais e comerciais. As empresas que
efetuam elevados gastos em equipamentos para obter um
sistema mais confiável esquecem que um dos fatores chave
da confiabilidade é a manutenção preventiva sistêmica ou
preditiva. Procedimentos básicos de manutenção, como
manter o sistema motriz limpo, seco e bem conectado, evitar
umidade e poeira, e efetuar medições da tensão de
alimentação, temperatura ambiente e desgaste prematuro de
componentes, possibilita uma manutenção eficiente com
custo relativo baixo frente à confiabilidade do sistema.
A confiabilidade pode ser definida pela equação (1) [3].
C  1  P(t)
(1)
Onde:
C – confiabilidade.
P(t) – probabilidade de o sistema falhar no tempo (t).
A confiabilidade pode também ser definida como o percentual
da ocorrência do evento (falha) em função do tempo de vida
útil do equipamento, e é descrita pela equação (2):
(2)
C  e T/t
Onde:
T – é o tempo de vida do equipamento.
t – é o tempo médio de falha do equipamento.
Quando existe a possibilidade de ocorrência de um ou
mais tipos de eventos, os mesmos são divididos em:
- Série, quando o sistema deixa de operar devido à ocorrência
de falha individual de qualquer componente. Os componentes
não têm que estar conectados fisicamente como em circuitos
elétricos, sendo que o efeito da falha é importante, como por
exemplo, travamento do mancal, queima do enrolamento da
bobina do estator ou rompimento das barras do rotor,
ocasionando a paralisação do motor. Dois tipos de sistema
série são possíveis: o sistema independente, quando o dano
ocasionado pela a falha de um componente afeta somente ele,
ou dependente, quando o dano ocasionado da falha afeta
outros componentes. A equação (3) mostra que a
confiabilidade resultante de um sistema série é o produto da
confiabilidade de cada componente.
C  C1* C2 * C3...Cn  (eT/t1 )* (eT/t2 )* (eT/t3 )....(eT/tn ) (3)
Onde:
C1 C2 C3..Cn – é a confiabilidade dos componentes de um até n.
(e-T/t n) – é a degradação do equipamento no tempo.
- Paralelo, quando a ocorrência individual de um evento não
afeta outros componentes. Para dois eventos idênticos e
exclusivos, utiliza-se a equação (4).
C  C1  C2  (C1 * C 2 )
(4)
Onde:
C1 – confiabilidade do evento um.
C2 – confiabilidade do evento dois.
Para (n) eventos idênticos temos:
C  1  (1  C1 )n
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
(5)
3
IV. VIDA ÚTIL DE MOTORES
Em condições nominais de operação os motores têm um
tempo médio de vida estimado pelos fabricantes e por
pesquisadores. A referência [4] apresenta a estimativa de vida
média para motores de baixa tensão apresentada na tabela I.
TABELA I
Estimativa de vida de motores de indução
T- temperatura do motor no instante t (em ºC).
Tf - temperatura final atingida pelo motor (em ºC).
tF – tempo de funcionamento (minutos).
TA – constante de tempo de aquecimento (minutos).
Como a vida útil do isolamento está intrinsecamente
ligada à temperatura de operação do motor [7], pode-se
expressá-la conforme a equação (7):
-(T1 - Tn )
Vu  e
(7)
Vida média de motores (com manutenção e troca de componentes)
Potência
1,0 – 7,5 kW
7,5 – 75 kW
75 – 250 kW
Média de vida em anos
12
15
20
A referência [5] apresenta a seguinte estimativa de vida
média, conforme mostrado na figura 2.
Vu – vida útil do isolamento em (PU).
α – constante da classe de temperatura do material.
T1 – temperatura de operação em condições diversas (ºC).
Tn – temperatura de operação em condições nominais (ºC).
Como uma variação entre 8º e 10º centígrados provoca
uma alteração pelo fator dois na vida útil do isolamento [8],
pode-se então determinar a constante da classe de
temperatura do material isolante conforme equação (8):
α = 0,07/ Vu.
(8)
40
35
30
Vida média em anos
Onde:
25
VI. SIMULAÇÕES DE TEMPERATURA DE
OPERAÇÃO PARA DIVERSAS
CONDIÇÕES DE CARGA
20
15
10
5
0
0
50
100
150
Potência dos motores
200
250
Fig. 2. Vida média em função da potência em (CV).
V. FATORES QUE AFETAM A VIDA ÚTIL
DE MOTORES
Existem vários fatores que afetam a vida útil de motores,
tais como efeito térmico, mecânicos, elétricos, ambientais e
manutenção. Estes fatores alteram a temperatura do motor
em relação à temperatura ambiente, devido às perdas
internas. Ao desenvolver o conjugado para acionar uma
carga mecânica acoplada a seu eixo, o motor tem um
aumento de temperatura. Esta temperatura não deve
ultrapassar o valor definido pela classe de isolamento. Para
determinar esta elevação de temperatura é necessário o
desenvolvimento de um modelo térmico. Existe na literatura
uma enorme diversidade de modelos térmicos devido à
diversidade de fatores que afetam a variação de temperatura
de um motor elétrico. Para determinar a temperatura final do
motor, será utilizado o modelo térmico simplificado, em que
o motor é considerado um corpo homogêneo, sendo que a
energia absorvida é fornecida uniformemente ao ambiente. O
motor quando acionado tem inicialmente um aumento de
temperatura até alcançar o equilíbrio térmico, quando então
inicia o processo de troca de calor com o ambiente [6],
conforme a equação (6):
t
- F
T
(6)
T  T f (1  e A )
Onde:
O trabalho de simulação será desenvolvido com motores
de 1, 5 e 10 (CV), pois a faixa de motores entre 0 e 10 (CV)
responde por 89% dos motores vendidos no mercado
brasileiro e apresentam possibilidades de desenvolvimento de
projetos eficientes em conservação de energia [1]. A vida
média estimada para os mesmos será de 15 anos, em um
regime de trabalho médio de 4000 horas por ano [4]
totalizando 60000 horas de operação, sendo que a tabela II
apresenta dados de catálogo do fabricante.
TABELA II
Motores utilizados na simulação
Motores trifásicos IP55 - alto rendimento – classe F de isolamento
Pot.(CV) In Veloc.(rpm)
1
2,98
1730
5
13,8
1720
10
26,4
1760
η=100%
82,6
88,0
91,0
η=75%
80,0
87,5
90,0
η=50%
77,5
85,0
88,0
Utilizando as equações (7) e (8), pode-se determinar a
vida útil do isolamento nas diversas condições de carga,
tomando como base a vida útil da classe F de isolamento, que
é de 20000 horas, conforme tabela III[9]:
TABELA III
Vida útil do isolamento em função da carga
Motor 1 (CV)
Carga
%
100
75
50
125
Vida útil
em horas
20000
44796
194830
4450
Motor 5 (CV)
Carga
%
100
75
50
125
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Vida útil
em horas
20000
97293
266595
223
Motor 10 (CV)
Carga
%
100
75
50
125
Vida útil
em horas
20000
63881
195925
320
4
As figuras 3, 4 e 5 mostram as temperaturas de operação dos
motores de 1, 5 e 10 (CV), nas diversas condições de carga.
afetam á vida do motor [10]. A tabela IV apresenta os efeitos
das condições ambientais na vida útil do isolamento, onde o
fator de vida útil (M) citado é o expoente da equação (7):
Variação da temperatura de operação (ºC)
140
100
80
60
carga nominal
75% da carga
125% da carga
50% da carga
40
20
0
10
20
30
40
50
60
Tempo (minutos)
70
80
90
100
Fig. 3. Temperatura de operação do motor 1(CV).
180
160
Variação da temperatura de operação (ºC)
(9)
M   (T1  Tn )
Onde:
M - fator de vida útil.
TABELA IV
Fator M para as condições ambientais
120
Condição
Descrição do ambiente
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Limpo e seco com temperatura menor que 25ºC.
Limpo, c/ar condicionado temp.menor que 25ºC.
Limpeza média, temperatura variável e umidade.
Ambiente agressivo temperatura variável umidade.
Ambiente agressivo temperatura variável e elevada
umidade, acido/base, motor em torres de refrigeração.
2.1
2.2
2.3
2.4
120
100
0
0,5
0,75
1,0
x
As tabelas V, VI e VII, mostram como o carregamento do
motor afeta sua vida Útil. Quando o fator M é negativo temos
um aumento no tempo de vida, quando positivo uma
redução.
TABELA V
Fator M para o Carregamento do motor de 1(CV)
Condição
140
Fator M
Descrição carregamento
Carga nominal.
75% da carga nominal
50% da carga nominal
125% da carga nominal
Fator M
0
-0,8
-3,03
1,5
80
60
40
20
0
TABELA VI
Fator M para o Carregamento do motor de 5(CV)
carga nominal
75% da carga
50% da carga
125% da carga
0
10
20
30
40
50
60
Tempo (minutos)
70
80
Condição
90
100
3.1
3.2
3.3
3.4
Descrição carregamento
Carga nominal.
75% da carga nominal
50% da carga nominal
125% da carga nominal
Fator M
0
-1,58
-2,6
4,5
Fig. 4. Temperatura de operação do motor 5(CV).
TABELA VII
Fator M para o Carregamento do motor de 10(CV)
180
Condição
Variação da temperatura de operação (ºC)
160
4.1
4.2
4.3
4.4
140
120
Descrição carregamento
Carga nominal.
75% da carga nominal
50% da carga nominal
125% da carga nominal
Fator M
0
-1,16
-2,28
4,13
100
80
60
carga nominal
75% da carga
50% da carga
125% da carga
40
20
0
0
10
20
30
40
50
60
Tempo (minutos)
70
80
90
100
Fig. 5. Temperatura de operação do motor 10(CV).
VII. INFLUÊNCIA DA MANUTENÇÃO NA
VIDA ÚTIL DO ISOLAMENTO
Os procedimentos de manutenção ou de não manutenção,
da tensão de alimentação, condições mecânicas de operação,
condições ambientais como poeira, abrasivos, térmicas etc.,
A tensão de alimentação dos motores deve ser analisada
periodicamente, pois em caso de desequilíbrio, a componente
de seqüência negativa injetada produz um campo magnético
girante em sentido oposto ao produzido pela componente
fundamental. Este fato faz com que o motor desenvolva um
maior conjugado para acionar a carga e compensar os efeitos
desta componente. Como conseqüência ocorre um aumento
da corrente drenada da rede e um aumento da temperatura,
sendo este aumento proporcional ao desequilíbrio de tensão
[11], conforme a equação (9):
(9)
T  2 * (%Vdesq. )2
Onde:
T - Variação de temperatura
%Vdesq. - desequilíbrio de tensão
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
5
A tabela VIII mostra como o desequilíbrio de tensão afeta
a temperatura de operação e a vida útil do isolamento.
Condição
Desequilíbrio
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
Fator M
Tensão equilibrada
Tensão desequilibrada de 2% e Δt = 8ºC
Tensão desequilibrada de 3% e Δt = 18ºC
Tensão desequilibrada de 4% e Δt = 32ºC
Tensão desequilibrada de 5% e Δt = 50ºC
0
0,56
1,26
2,43
3,50
De posse do fator (M), pode-se definir a vida útil do
isolamento com a tabela IX. Deve-se ressaltar que o fator
(M), quando tratar de umidade, poeira, abrasivo, acidez
significa o equivalente térmico de degradação do isolamento.
Portanto pode-se associar esta degradação a um ΔT
equivalente.
Variação da tem peratura equivalente (ºC)
TABELA VIII
Fator M para o Desequilíbrio de tensão
120
100
80
60
40
temperatura nominal de operação (ºC)
temperatura equivalente para fatores simultâneos (ºC)
20
0
0
10
20
30
40
50
60
Tempo (minutos)
70
80
90
100
Fig. 7. Temperatura equivalente de operação do motor de
1(CV), para condição (a).
200
TABELA IX
Determinação de vida útil com fatores simultâneos
a
b
c
d
1.2, 5.2, 2.2
1.4, 5.1, 3.4
1.3, 5.2, 4.3
1.1, 5.1, 4.1
Fator M
(0,50) + (0,56) + (-0,8) = 0,26
(1,00) + (0,0) + (4,5) = 5,50
(0,75) +(0,56) + (-2,28) = -0,26
(0,0) + (0,0) + (0,0) = 0
Vida útil do isolamento
e-M xVu =15421 horas
e-M xVu = 81 horas
e-M xVu = 52758 horas
e-M xVu = 20000 horas
Após determinar o fator (M) equivalente para as
condições simultâneas (a, b, c e d), pode-se traçar o gráfico
de confiabilidade do isolamento dos motores em função da
sua vida útil, utilizando a equação (2), conforme figura 6,
onde pode perceber que a confiabilidade da condição (b) é
praticamente zero e que a condição (c) apresenta o maior
índice de confiabilidade.
Variação equivalente da temperatura (ºC)
Condições
180
140
120
100
80
60
40
temperatura nominal de operação (ºC)
temperatura equivalente para fatores simultâneos (ºC)
20
0
0
10
30
40
50
60
Tempo (minutos)
70
80
90
100
120
0.8
Variação equivalente da temperatura (ºC)
condição (a)
condição (b)
condição (c)
condição (d)
0.9
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
100
80
60
40
20
temperatura nominal de operação (ºC)
temperatura equivalente para fatores simultâneos (ºC)
0.1
0
20
Fig. 8. Temperatura equivalente de operação do motor de
5(CV), para condição (b).
1
Confiabilidade com fatores simultâneos (PU)
160
0
0
1
2
3
4
Vida útil dos motores (horas)
5
6
4
0
10
20
30
40
50
60
Tempo (minutos)
70
80
90
100
x 10
Fig. 6. Confiabilidade do isolamento dos motores 1, 5 e 10
(CV), quando submetidos a efeitos simultâneos.
Fig. 9. Temperatura equivalente de operação do motor de
10(CV), para condição (c).
Utilizando também o fator (M) equivalente das condições
simultâneas (a, b, c e d), podem-se traçar os gráficos da
temperatura equivalente e temperatura nominal de operação
dos motores em função do tempo. Este é o tempo em que o
motor após ser acionado a temperatura ambiente, gasta para
chegar ao equilíbrio térmico, conforme figuras 7, 8 e 9.
VIII. VIDA ÚTIL DOS MANCAIS
O fator mecânico mais significativo para a vida útil do
motor são os mancais de rolamentos. Neste trabalho os
mancais de rolamento utilizados nos motores elétricos são do
tipo ZZ, que vão da numeração 6201 a 6308, com carcaça do
tipo 63 até 132M e não necessitam ser relubrificados, pois
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
6
sua vida útil está em torno de 20.000 horas, sendo que a
elevação da temperatura de trabalho não deverá ultrapassar
de 60°C, em um ambiente de 40°C, ou uma temperatura
máxima de 100ºC [12].
A previsão da vida útil de um mancal de rolamento com
uma fadiga nominal devida ao desgaste é normalmente
definida como o fator “L10”, onde este fator estima que 10%
de uma grande população de mancais falham no tempo.
Supondo que este tempo seja de um ano, então “L50” é a
média que 50% falha, no tempo de cinco anos e a outra
metade falha no tempo restante de vida útil [13]. A figura 10
apresenta o percentual de falhas dos mancais de rolamentos.
20
carregamento acima nominal tem uma redução, conforme
mostrado na tabela X.
TABELA X
Determinação de vida útil dos mancais de rolamentos
Motor 1 (CV)
Carcaça - 80
rolamentos
6204 ZZ
6203 ZZ
Carga
Vida útil
%
em horas
100
20000
75
47407
50
160000
125
10240
Motor 5 (CV)
Carcaça – 100L
rolamentos
6206 ZZ
6205 ZZ
Carga
Vida útil
%
em horas
100
20000
75
47407
50
160000
125
10240
Motor 10 (CV)
Carcaça – 132S
rolamentos
6308 ZZ
6207 ZZ
Carga
Vida útil
%
em horas
100
20000
75
47407
50
160000
125
10240
18
16
IX. CONCLUSÕES
Vida útil (anos)
14
12
10
8
6
4
2
0
0
10
20
30
40
50
60
70
Falhas percentuais nos mancais (%)
80
90
100
Fig. 10. Percentual de falhas durante a vida útil do
rolamento.
O desgaste dos mancais de rolamento é definido,
conforme equação (10) [14].
106 C a
(10)
L10 
( )
60n P
Onde:
C – dinâmica do rolamento para carga nominal (N)
P – carga no rolamento (N)
n – velocidade (rpm)
a – constante igual a três para rolamentos de esfera
Já o tempo de vida em horas para mancais de rolamentos
de esfera é definido pela equação (11) e (12) [15].
Onde:
106 C a
(11)
Lutil 
( )  500 * ( FL )3
60n P
Onde:
Lutil – vida nominal (horas)
FL - fator de vida útil
1
C
FL  3
*( )
(12)
30n
P
Nos motores de indução, a velocidade é praticamente
constante, e supondo que o motor esteja montado na posição
horizontal, onde a variação da carga é praticamente radial,
pode-se admitir que o fator de vida seja inversamente
proporcional a carga. Com base nas equações (11) e (12),
pode-se estimar a influência da carga na vida útil dos
rolamentos. Quando o carregamento dos motores está abaixo
do nominal, os mancais têm aumento de vida útil, já um
Este artigo apresentou a influência da manutenção na vida
útil do motor, mostrando que os efeitos de carregamento do,
desequilibrio da tensão aplicada, poeira, umidade, acidez,
abrasivos e temperatura alteram a vida util nominal do motor,
e que um procedimento de manutenção preventiva ou
corretiva, programado e em conformidade com seu processo
produtivo, deve ser aplicado para minimizar estes fatores.
Quando da impossibilidade de eliminar um determinado
fator, deve-se atuar nos outros fatores simultâneos, com
objetivo de manter a operação do motor dentro das condições
nominais.
A degradação do isolamento pela umidade, poeira,
abrasivos e acidez foi parametrizada através de uma
equivalência com a degradação térmica, possibilitando a
análise simultânea destes fatores.
A consequência da associação de fatores simultâneos que
degradam o isolamento pode reduzir a vida útil do motor a
valores extremamente baixos, como a ação da condição (b)
tabela IX.
A confiabilidade devido ação dos fatores simultâneos
pode ser analisada na figura 6, onde uma vida útil maior do
isolamento, aumenta a confiabilidade, condição (c). Já para
uma vida util de 81 horas, condição (b) a confiabilidade é
quase zero.
O sobredimensionamento de motores às vezes é
necessário devido ao efeito agressivo do ambiente de
operação, e para possibilitar um efeito térmico equivalente
próximo das condições nominais, como a ação da condição
(c) da tabela IX, onde a vida útil do isolamento teve um
aumento signficativo.
Ao operar o motor na faixa 75% de carregamento, tem-se
um rendimento bem próximo do rendimento a plena carga,
permitindo que o mesmo trabalhe dentro classe de
isolamento mesmo sobre efeitos de agentes agressivos, sem
colocar em risco a confiabilidade do sistema.
O enfoque deste trabalho esta centrado nos mancais de
rolamentos, isolamentos das bobinas do estator e tensão de
alimentação, que representam mais de 80%, das causas de
falhas de um motor.
Pode-se ver que partes constituintes do motor interferem
mutuamente entre si, afetando a temperatura final do motor e
conseqüentemente a confiabilidade do sistema. Como os
mancais sendo afetado pela temperatura da bobina do estator.
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
7
REFERÊNCIAS
[1] J. Haddad, A.H. Santos, “Eficiência Energética Teoria e
Pratica”, Eletrobrás-procel Escola Federal de
Engenharia de Itajubá, pp. 87, Itajubá 2007.
[2] H.W.
Penrose “A Novel Approach to Industrial
Assessments for Improved Energy, Weste Stream,
Process and Reliability”, Connectiticut , 1999.
[3] R. Billinton, “Power System Reliability Evalution”,
Gordon and Breach science publishers , New York 1976.
[4] A.T. Aníbal “Analysis of Existing Technical and Market
Information First Stakeholder Meeting”, University of
Coimbra, Brussels June 29 2006.
[5] J. M. Andreas, “Energy Efficient Electric Motors
Selection and Applications”, Marcel Deckker Inc., New
York 1982.
[6] S.S. Jocélio, “Contribuição à Análise do Comportamento
Térmico de Motores de Indução Trifásicos com Rotor
Tipo Gaiola”, Tese de Doutorado Unicamp, Campinas
abril de 1989.
[7] O.S. Lobosco “Seleção e aplicação de motores elétricos”
McGraw-Hill-Siemens, pp 244, São Paulo 1988.
[8] A. H. Bonnett “operating temperature considerations and
performance characteristics for IEEE 841 motors”
Material IEEE Paper No. PCIC-2000-08, Nova york
2000.
[9] E.L. Brancato, “Estimation of Lifetime Expectancies of
Motors”, IEEE Electrical Insulation Magazine Vo1.8,
No.3 May/June 1992.
[10] H.W. Penrose, “Estimating Motor Life Using Motor
Circuit Analysis Predictive Measurements” IEEE
International Symposium on Electrical Insulation,
Indianapolis19-22 September 2004.
[11] A. H. Bonnett, “Motor Performance and Life in
Accordance with Nema Mg-1 Standards” ieee u.s.
electrical motors, Division of Emerson Electric, St. Louis,
Missouri 1999.
[12] WEG, “Manual Weg de Motores Trifásicos, IP55”, Alto
rendimento Plus, Mod. 050.05/04/2007.
[13] A. H. Bonnett, “Cause and Analysis of Bearing Failures
in Electrical Motors” IEEE Division of Emerson Electric
Paper No. PCIC-92-23, 1992.
[14] R.F. William, M. Hodowanec “Sleeve versus Antifriction
Bearings: Selection of the Optimal Bearing for Induction”
IEEE Transactions On Industry Applications, Vol. 38, No.
4, July/August 2002.
[15] NSK, “Mancais de Rolamentos” Catálogo técnico do
fabricante . www.nsk.com.br, acessado em 23-04-2008
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)