Equipamento de Análise de Vibrações em Motores: Monitorização de Vibrações vs ESA

Muitas pessoas só se apercebem de problemas com motores quando o motor pode tremer fisicamente, vibrar, sobreaquecer ou emitir um som audível, antes de tomarem as medidas adequadas para resolver o problema. Os sensores de monitorização de vibrações são cada vez mais utilizados, mas por vezes não detectam a tempo o verdadeiro problema no motor antes de ocorrerem danos maiores.

A Análise de Assinatura Eléctrica (ESA), uma tecnologia que avalia os circuitos dos componentes de todo o sistema do motor (Centro de Controlo do Motor (CCM) ou Unidade de Frequência Variável (VFD)), cabos e motores, é utilizada noutros tipos de equipamento de análise de vibrações do motor, como o ALL-TEST PRO On-Line II™ (ATPOL II) portátil. O ESA detecta as avarias do motor em fase inicial, muitas vezes antes de serem mais facilmente detectáveis.

Este estudo de caso discute os pontos fortes e fracos de dois tipos diferentes de equipamento de análise de vibrações de motores na avaliação e diagnóstico de danos no rotor de um motor.

A história de fundo

A Easy Tool é um fornecedor de soluções de monitorização de condições com representantes de serviço e apoio em Itália. Situada na cidade de Fabriano, na província de Ancona, a Easy Tool representa os instrumentos ALL-TEST Pro e efectua serviços regulares de monitorização do estado de um fabricante de papel local.

De três em três meses, um engenheiro de campo desloca-se às instalações de fabrico de papel para testar o seu equipamento, incluindo ventiladores, motores, rolos e caixas de engrenagens. Os dados são recolhidos quatro vezes ao longo do ano para análise de tendências e de previsão para apoiar os programas de segurança e fiabilidade do equipamento do fabricante de papel.

Em setembro de 2016, Ettore Di Pasquale, Engenheiro de Campo, utilizou uma abordagem multi-tecnológica para diagnosticar corretamente um problema com um motor de indução.

A configuração do motor

Um motor de indução de 15 quilowatts acionado por VFD foi utilizado para acionar um ventilador industrial num exaustor da secção de secagem de uma máquina que produz papel.

Enquanto a máquina produz papel, este ventilador industrial extrai os fumos da máquina e envia-os através de um filtro antes de libertar os gases de escape para a atmosfera.

A análise de vibração sugere desequilíbrio do motor (mas a análise da assinatura eléctrica mostra o contrário)

A análise inicial das vibrações mostrou valores de vibração elevados e um espetro que poderia ter sido interpretado como desequilíbrio do motor. Apesar de a primeira parte do espetro parecer semelhante a um padrão de desequilíbrio, o engenheiro de campo sabia que devia continuar a investigar.

A velocidade foi medida com um estroboscópio e mostrou que as rotações por minuto (RPM) estavam a mudar muito rapidamente – apesar de o VFD estar definido para fazer funcionar o motor a uma velocidade fixa de 1470 RPM. O facto de ver a velocidade do motor de indução mudar rapidamente é indicativo de barras do rotor partidas.

Nesta altura, o Engenheiro de Campo continuou com a sua abordagem multi-tecnológica e realizou uma Análise de Assinatura Eléctrica com o instrumento portátil de teste de motores energizados ALL-TEST PRO On-Line II™ para investigar o estado das barras do rotor do motor.

A análise da assinatura eléctrica confirma a quebra das barras do rotor

A Análise de Assinatura Eléctrica (ESA) é uma tecnologia de diagnóstico de motores que utiliza a tensão de alimentação e a corrente de funcionamento dos motores para identificar falhas existentes e em desenvolvimento em todo o sistema do motor.

Quando em modo ESA, o ATPOL II™ avalia o estado da alimentação de entrada, o circuito de controlo, o próprio motor e a carga accionada.

O SCE deste motor de indução mostrou variações significativas de corrente: quando o motor acelera, consome mais corrente; quando abranda, consome menos corrente. As grandes flutuações na corrente variaram cerca de 30% porque o motor estava a variar a carga devido a variações de velocidade.

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Resolver o problema para evitar a falha do motor e manter os funcionários seguros

O engenheiro de campo reviu a sua análise exaustiva com o gestor de manutenção preditiva e fiabilidade do fabricante de papel, e foi sugerida a substituição do motor. Um novo motor foi prontamente instalado durante uma paragem planeada e foi realizada outra análise de vibrações no novo motor para garantir que estava a funcionar como previsto.

A análise de vibrações do novo motor mostrou que a vibração tinha diminuído significativamente. Enquanto o motor original danificado apresentava valores elevados de vibração de cerca de 11 mm/seg., a análise de vibração do novo motor apresentava valores de cerca de 0,35 (30 vezes menos vibração).

Mais importante ainda, o novo motor estava a funcionar a uma velocidade constante, garantindo que o ventilador industrial pudesse evacuar os fumos da máquina de produção de papel com um fluxo de ar consistente. Manter a velocidade e o fluxo de ar para a aspiração de fumos significava criar um ambiente de trabalho saudável e seguro para os funcionários do fabricante.

Conclusão do equipamento de análise de vibrações do motor

Lições aprendidas:

1. Se as barras do rotor partidas não tivessem sido detectadas, o motor teria falhado. A avaria do motor teria conduzido a condições de trabalho inseguras no interior das instalações de fabrico. Os programas de monitorização da condição e de Manutenção Preditiva (PdM) são iniciativas muito importantes que todos os fabricantes devem implementar.

2. Os equipamentos de análise das vibrações do motor por si só, como os sensores de monitorização das vibrações, embora sejam muito informativos e importantes, nem sempre identificam claramente as avarias do motor. Os ensaios de vibração devem ser realizados juntamente com a análise da assinatura eléctrica. É fundamental adotar uma abordagem multi-tecnológica ao verificar o estado dos seus motores, uma vez que uma tecnologia não é normalmente “suficiente” para diagnosticar corretamente o estado do motor.

3. Existem instrumentos portáteis fáceis de usar, como o instrumento de teste de motores energizados ALL-TEST PRO On-Line II™ (agora ALL-TEST PRO On-Line III™), que o podem ajudar a verificar a saúde dos seus motores. O ATPOL II™ é uma ferramenta de monitorização e diagnóstico de valor inestimável que o pode ajudar a ver o que realmente se passa com o seu equipamento. Certifique-se de que possui as ferramentas adequadas para apoiar o seu programa de monitorização de condições.

Sobre a All-TEST Pro, LLC.

O ALL-TEST Pro cumpre a promessa de uma verdadeira manutenção e resolução de problemas do motor, com ferramentas de diagnóstico inovadoras, software e suporte que lhe permitem manter o seu negócio a funcionar.

Sobre a SPM Instrument

A SPM Instrument tem mais de 40 anos de experiência em monitorização do estado das máquinas, trabalhando com várias indústrias em mais de 50 países para fornecer serviços técnicos, apoio e formação em práticas de monitorização do estado.