Manutenção de motores de indução

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EQ-023 Manutenção para a Qualidade Total

MANUTENÇÃO DE MOTORES ELÉTRICOS DE INDUÇÃO

Trabalho da cadeira EQ-023 “ Manutenção para a Qualidade Total” apresentado no PECE Programa de Educação Continuada da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, para avaliação de aproveitamento do curso. Cadeira: EQ-023 Manutenção para a Qualidade total Professor: Dr. Gilberto F. M. de Souza. Alunos: Marcelo Gandra Falcone.

São Paulo 16 de janeiro de 2004

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RESUMO

O presente trabalho visa avaliar o aproveitamento na cadeira EQ-023 – “Manutenção para a Qualidade Total” do PECE - Programa de Educação Continuada da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, ministrada pelo Professor Dr. Gilberto F. M. de Souza. Além disto o trabalho pretende sugerir de maneira simples, para não especialistas, conceitos de manutenção em motores elétricos de indução, para ser aplicado como uma das ferramentas de gestão de manutenção na tendência das exigências de mercado ou conhecimento de partes de sistemas que utilizam este tipo de acionamento eletromecânico. O trabalho procura agregar coerência e uniformidade de valores nas partes interessadas, para uso didático ou profissional.

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MAINTENANCE OF INDUCTION ELECTRIC MOTORS

ABSTRACT

The present paper seeks to valuation in the discipline EQ-023 ”Maintenance in Total Quality Management " of PECE - Program of Continuous Education of the Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, learned by the Teacher Dr. Gilberto F. M. of Souza. Besides the paper intends to suggest in a simple way, for no specialists, concepts of End-Of-Life and Failure in electric motors of induction, to be applied as one of the tools of maintenance administration in the tendency of the market demands or knowledge of parts of systems that use this type of electrical machine. The present paper made repair analyses in asynchronous electric motors into Total Quality Management.

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SUMÁRIO 1- INTRODUÇÃO................................................................................................. 05 2- CONCEITOS..................................................................................................... 06 2.1. Conceitos Gerais............................................................................................... 06

2.2. Conceitos de manutenção em motores elétricos................................................08 2.3. Confiabilidade em motores elétricos................................................................ 10 2.3.1 Conjunto máquina (motor)............................................................................. 11 2.3.2 Tampas............................................................................................................ 12 2.3.3 Mancais .......................................................................................................... 12 2.3.4 Rotor............................................................................................................... 12 2.3.5 Estator............................................................................................................. 13 2.3.6 Enrolamento.................................................................................................... 13

2.4. Cuidados durante o processo de manutenção............... .................................... 14 2.4.1 Os defeitos das partes mecânicas.................................................................... 14 2.4.2 Os defeitos do processo de bobinagem........................................................... 14 2.4.3 Produto Acabado............................................................................................. 15 2.5. Vida Útil Efetiva dos Motores elétricos............................................................ 16

2.6. Taxa de falhas no motor de indução.................................................................. 17 2.6.1 Análise preliminar das falhas.......................................................................... 17 2.6.2 Análise das falhas e comportamento das mesmas........................................... 18 2.6.3 Taxa de falhas no motor de indução................................................................ 19

2.6.4 Distribuição de falhas e confiabilidade do motor de indução.......................... 20 3- ESTUDO DE CASO .......................................................................................... 22

3.1. Fluxo do processo levantado no campo.............................................................. 22 3.1.1 Processo de Recebimento - Análise preliminar das Falhas.............................. 22 3.1.2 Diagnose - Análise das falhas e comportamento das mesmas...........................25 3.1.3 Processo de conserto..........................................................................................25 3.1.4 Documentos envolvidos no processo.................................................................26 3.1.5 Recursos necessários para o processo................................................................27 3.1.6 Fluxograma do processo....................................................................................28 3.2. Definição da amostra........................................................................................... 30 3.3. Aquisição e dados utilizados no trabalho............................................................ 31 3.3.1 Dados compilados na oficina.............................................................................32 3.3.2m Dados e metas fornecidos pela manutenção do cliente.................................. 38 3.4 Análise dos dados obtidos.....................................................................................39 3.4.1 Disponibilidade..................................................................................................40 3.4.2 Tempo/custo médio do reparo...........................................................................40 3.4.3 Analise funcional dos efeitos das falhas............................................................40 3.4.4 Analise do modo e efeitos de falhas..................................................................41 3.4.5 Definição da Política de Manutenção................................................................42

4- CONCLUSÕES.................................................................................................. 43 5- BIBLIOGRAFIA.................................................................................................45

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1- INTRODUÇÃO O objetivo deste trabalho é determinar às políticas de manutenção para motores elétricos de indução através de uma coleta de dados e análise de confiabilidade. O efeito prático sobre isto se recai sobre o fato dos motores elétricos serem o principal meio de acionamento de equipamentos industriais ou domésticos e através deste trabalho pretendemos observar de maneira simples conceitos que podem ser aplicados como uma das ferramentas de gestão de manutenção na tendência das exigências de mercado ou para conhecimento de partes de sistemas que utilizam este tipo de acionamento eletromecânico. No âmbito da qualidade é esperado da manutenção: Preservação de recursos financeiros ( Diminuição do custo de manutenção e

investimento em maquinário). Preservação dos recursos físicos (Diminuição do tempo de máquinas paradas e não

conformidades decorrentes de processo – atendimento, preço, prazo e características). Preservação de recursos Humanos (segurança de operação e facilidade de operação e

treinamento). Atendimento a legislação e meio ambiente (eliminação de multas decorrentes de falhas

de maquinário). A ênfase do trabalho recai sobre os motores assíncronos de indução, particularmente os de pequeno e médio portes até 600 Vac, pois são os mais encontrados na industria. Estes motores atingem cerca 97% ou mais do meio de acionamento das máquinas e equipamentos instalados na indústria. Eles são de construção simples, robustos e seguros, e menos suscetíveis às agressões do meio ambiente. O trabalho foi feito a partir da coleta de dados da manutenção de motores que apresentaram falhas em algumas unidades de uma empresa Petrolífera/Petroquímica de grande porte. A política de manutenção adotada nestas unidades organizacionais é de manutenção preditiva baseado em monitoramento e análise de vibração e ruído.

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2. CONCEITOS 2.1 Conceitos Gerais Os motores elétricos de indução como dito na introdução são de construção simples, robustos e seguros, mas nem por isso deixam de necessitar de certos cuidados e manutenção: a) por cuidados iniciais entende-se um conjunto de verificações para concluir se o motor está adequado e apto a ser instalado e executar os serviços a que se destina, tais como potencia, tensão, freqüência, grau de proteção, efeitos de armazenamento (lubrificação, umidade, contaminação), instalação elétrica (cablagem, chaves, reles de proteção, supervisório, inversores, conversores, etc.), acoplamento, etc.; b) por requisitos ambientais entende-se as verificações do local onde o motor será instalado quanto à temperatura, pressão e agressividade química e mecânica do meio ambiente, visando tanto a proteção do equipamento quanto a segurança, do ponto de vista elétrico e mecânico das pessoas que trabalham com ele. É preciso verificar também o inverso, ou seja, o quanto o motor agride o ambiente com emissão de gases, vapores, ruídos e vibrações. Neste ponto, os motores elétricos são os mais favoráveis e, dentre eles, destacam-se os motores de indução, que, quando bem projetados e construídos apresentam baixíssimo nível de vibração e tolerável nível de ruído para a maioria das aplicações; c) por manutenção periódica entende-se uma série de operações a que deve ser submetido o motor, para que tenha sua durabilidade estatisticamente prolongada, ou seja, para que a probabilidade de vida útil seja aumentada. Pode ser do tipo preditiva, preventiva ou corretiva, tudo depende do custo benefício, que deve ser analisado em função do custo de manutenção e do preço de aquisição do motor. Não podemos esquecer que motores elétricos são máquinas rotativas e os mancais (rolamentos ou deslizamento) são componentes de desgaste (vida curta comparada aos demais componentes, ou seja, por volta de 12.000 horas enquanto o resto dos componentes tem vida estimada por volta de 80.000 horas) Estes itens lembram um pouco o que se costuma fazer com o atleta que é candidato a uma competição ou campeonato. O item "a" seria o exame médico inicial, o "check-up" a que é submetido antes da convocação, para verificar suas possibilidades. O item "b" corresponderia ao exame técnico das condições das pistas, dos campos e do rigor e exigências da competição. E o item "c" pode lembrar as concentrações ou internações periódicas, de um ou alguns dias, em uma clínica especializada para tratamento, relaxamento e retomada da plena forma física e mental. Acreditamos que estes três itens, se bem conduzidos, podem garantir o sucesso, não só do motor, mas também de quem cuida dele. Estes cuidados afetam diretamente a Confiabilidade e a Vida do motor. Veremos na parte experimental que o numero de falhas aleatórias existem, mesmo que os motores sofram manutenção preditiva..

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As partes estruturais de um motor, como carcaça, núcleos magnéticos (pacote), tampas, caixas de ligação, eixo e o barramento da gaiola, desde que bem cuidadas e usadas dentro das especificações, têm vida muito longa. Só abordaremos aqui os motores elétricos de baixa tensão, até 600 V. Costuma-se dizer que, se não houvesse acidentes, estas partes consideradas estruturais seriam praticamente eternas, coisa que não ocorre com escovas e mancais (sejam de rolamento ou de escorregamento), que são denominados componentes de desgaste e, portanto, renováveis periodicamente. Assim, o grande limitador de vida do motor elétrico é o enrolamento, ou melhor, a isolação do enrolamento, tanto dos condutores (fios) entre si, como daqueles para a massa. Os fatores limitantes da vida do isolante são de natureza química, mecânica, elétrica e térmica. Os agentes químicos/ambientais: podem ser de natureza gasosa, líquida ou sólida e de altitude (pressão atmosférica). Atacam o material isolante, destruindo-o em pouco tempo ou diminuindo lentamente suas características (seu poder dielétrico). O isolante acaba sendo perfurado, devido ao potencial elétrico a ele aplicado. A água é um agente pernicioso, não por si só, mas porque dissolve sais e outras substâncias que vão agir de maneira maléfica sobre o isolante. Os agentes mecânicos: dentre os que afetam a isolação, destacam-se os choques e as vibrações provocadas pelo próprio motor (desbalanceamento) ou transmitidas ao mesmo pelas estruturas externas. Outro agente mecânico é a erosão causada por pós-abrasivos lançados pelo ventilador. As ações térmica e elétrica sobre os isolantes são temas excessivamente longos e complexos para serem tratados neste trabalho. Portanto, o que estamos apresentando é apenas um resumo do que interessa, de um ponto de vista prático. Os agentes térmicos: pode-se construir um motor quase perfeito no que diz respeito à proteção contra pó, água, agentes mecânicos e químicos, e utilizá-lo sem sobrecargas em um local extremamente limpo. Porém, é impossível protegê-lo contra o agente térmico (temperatura de funcionamento). Contra este mal não há remédio: nenhuma isolação é eterna. Todo motor apresenta perdas de potência (Watts) internamente. Essas perdas se transformam em calor que aquece o enrolamento, produzindo uma elevação de temperatura em relação ao ambiente, pois sem isso, o calor não se escoaria para fora do motor. A elevação de temperatura possui efeito pernicioso sobre os isolantes: é o fenômeno denominado envelhecimento térmico do dielétrico, onde o material de isolação perde lentamente seu poder dielétrico. O isolante acaba sendo rompido (perfurado), deixando passar corrente em algum ponto (curto-circuito entre condutores ou para a massa), de tal modo que, se não houver uma proteção de ação rápida, as conseqüências podem ser desastrosas, com estouros, fusão de condutores e até fusão parcial do pacote de chapas magnéticas. É claro que, se a temperatura de funcionamento for muito elevada, em função de sobrecargas ou devido ao projeto ou construção inadequados, o enrolamento pode se queimar rapidamente, muito antes do que ocorreria pelo fenômeno de envelhecimento térmico, que é, por natureza, um fenômeno lento. Estes casos são denominados queima acelerada e não envelhecimento térmico. Enfim, pelo fato de a temperatura ser um fator limitador inexorável, os motores (tanto os abertos como os blindados) são projetados com sistema de dissipação (ventilação), adequado para que a elevação de temperatura esteja de acordo com o isolante utilizado. Para se ter uma idéia da grande importância da temperatura na vida de um

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enrolamento, é bom lembrar que apenas 10°C a mais de temperatura de funcionamento pode reduzi-la à metade. Por exemplo: se o isolante utilizado é bom para suportar uma temperatura contínua de 120°C, durante uma vida prevista de quatro anos, não se deve esperar mais que dois anos de funcionamento se ele for submetido a 130°C. Os agentes elétricos: é a sobretensão elétrica (tensão elétrica muito acima da nominal), que pode ocorrer tanto de forma contínua (mais raro) como em forma de pulsos provocados por oscilações na linha ou até por origem de descargas atmosféricas (raios). O potencial elétrico aplicado ao isolante poderá ser de tal valor que ultrapasse o limite do poder dielétrico do material, perfurando-o e provocando o curto-circuito. 2.2 Conceitos de manutenção em motores elétricos Como visto no item 2.1 para um motor elétrico operar com sucesso sem falhas durante um período é necessário que ele seja especificado corretamente para a utilização, nos requisitos de ambiente físico que envolve o equipamento, manutenção adequada, instalação, operação e qualidade do operador. Neste trabalho a definição de falha será no âmbito da qualidade, ou seja, um equipamento apresenta falha quando interfere na qualidade do produto (prazo, características, atendimento e preço) As práticas de manutenção em motores elétricos são: Corretiva; Preventiva e Preditiva.

Manutenção corretiva :

Define-se para a manutenção realizada quando ocorre uma falha não programada, que exige intervenção de correção, ou seja, para operar é necessário fazer um reparo no motor elétrico. No processo de manutenção além do reparo da parte sinistratada, procede-se uma peritagem para determinar os serviços necessários para restabelecer as características originais da máquina. Muito utilizada em equipamentos secundários de baixo valor nominal, que não causam parada do processo produtivo, nem afetam a qualidade do produto. Para este tipo de equipamento (motores padronizados de sistemas auxiliares até 60 CV) hoje em dia não procede-se o reparo, geralmente faz-se a substituição por um novo. Manutenção Preventiva :

Define-se para a manutenção programada com freqüência e data determinada independente de ocorrência de falhas. Normalmente neste tipo de manutenção procede-se troca dos elementos de desgaste (mancais e terminais), limpeza geral, re-impregnação da isolação, balanceamento dinâmico . Demais reparos se dão por necessidade verificada em peritagem (diagnose), para restabelecer as características originais da máquina. Muito utilizada nos equipamentos que afetam a qualidade a qualidade final do produto (prazo, características, atendimento e preço), segurança e o meio ambiente. Manutenção Preditiva :

Define-se para a manutenção programada com data determinada através do monitoramento de características, antecipando-se a ocorrência de falhas. Muito utilizada nos equipamentos que afetam a qualidade a qualidade final do produto (prazo, características, atendimento e preço), os recursos financeiros (alto valor nominal em caso de falha), segurança e o meio ambiente.

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Dá-se pelo monitoramento de características básicas tais como: Valor de Corrente e equilíbrio destas em máquinas trifásicas. Valor da Resistência de isolamento. Índice de Polarização do Dielétrico. Temperatura. Vibração. Nivel de Ruído

Existem processos diferentes de monitoramento, que permitem precisão maior, porém exigem maiores histórico, treinamento, equipamentos e tecnologia tais como: - Análise de vibração, que permite indicativos de falhas futuras em parte elétrica e mecânica. Pela análise do espectro de vibração podemos verificar que tipo de falha vai ocorrer e em que parte da máquina. É a mais utilizada, pois é a mais fácil de interpretar os valores obtidos. -Análise de ruído, similar a anterior, porém mais precisa e permite monitoramento continuo mais simples, pois basta um ponto de verificação, enquanto no anterior é necessário verificação em três planos. Porém equipamentos que dispõe de dados para a análise tem valor muito elevado. Análise térmica – Pouco utilizada em motores, mais utilizada em máquinas estáticas. Os motores tem zonas com temperaturas diferentes que praticamente descartam a utilização de equipamentos de fácil utilização, tais como emissores luminosos. Para um bom monitoramento térmico é necessário utilização de sondas internas, tais como bimetais e semi condutores. Nos motores elétricos, por serem máquinas rotativas, quando ocorre uma falha, a temperatura aumenta abruptamente, portanto o monitoramento térmico funciona para indicativo para sistemas de proteção e de manutenção corretiva do que preditiva.

2.3 Confiabilidade em motores elétricos.

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Como mencionado na introdução para um motor elétrico operar com sucesso sem falhas durante um período é necessário que ele seja especificado corretamente para a utilização, nos requisitos de ambiente físico que envolve o equipamento, manutenção adequada, instalação, operação, operador. Uma vez estabelecido os conceitos de adequação e aderência as especificações, definimos que confiabilidade de um motor elétrico é a probabilidade do mesmo operar sem apresentar falhas por um período especifico, por exemplo, operar sem falha alguma entre paradas programadas para re-lubrificação ou troca de rolamentos. Abaixo na figura 1 podemos ver um desenho esquemático de um motor :

Figura 1 – Desenho esquemático de um motor, retirado do livro Máquinas de Corrente Alternada, de Alfonso Martignoni, página 311. 2.3.1 Motor Como podemos ver na figura um motor elétrico constitui-se basicamente de : Estator; Enrolamento; Rotor; Tampas; Mancais;

O conjunto motor elétrico tem como principais falhas (falhas mais comuns): Motor não arranca (não parte, ou não vira) Vibração ou ruído Perda de potencia ou velocidade Aquecimento

Na próxima pagina veremos na figura 2 uma tabela com as principais falhas e causas possíveis

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Figura 2 – Tabela retirada da apostila “motores de indução volume II”, Ensaios e Defeitos, de Aureo Gilberto Falcone e Marcelo Gandra Falcone, pagina 35.

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2.3.2 Tampas Constituídas normalmente de: Tampa mancal principal (L.A. e L.O.A.); Tampinha externa do alojamento do mancal (L.A. e L.O.A.); Tampinha interna do alojamento do mancal (L.A. e L.O.A.).

O conjunto das tampas tem como principais falhas (falhas mais comuns): Quebra ou deformação mecânica dos rebaixos; Ovalização; Desgaste criando folgas excessivas; Quebras ou deformação.

2.3.3 Mancais: Normalmente são: Buchas de deslizamento ou Rolamentos.

O conjunto mancais tem como principais falhas (falhas mais comuns): Desgaste; Vibração ou ruído; Oxidação; Falhas de lubrificação.

2.3.4 Rotor: Como podemos ver na figura 3 um rotor constitui-se basicamente de: Eixo; Núcleo Magnético; Barramento; Anéis de curto circuito.

Figura 3 – Desenho esquemático de um rotor, retirado do livro Máquinas de Corrente Alternada, de Alfonso Martignoni, página 185. O conjunto rotor tem como principais falhas (falhas mais comuns): Quebra ou deformação mecânica do eixo; Vibração ou ruído magnético proveniente de núcleo solto; Abertura de solda ou fundição dos anéis de curto; Soltura dos pesos de Balanceamento Abertura ou rompimento de barras Desgaste dos colos de mancais.

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2.3.5 Estator: Como podemos ver na figura 4 um estator constitui-se basicamente de : Carcaça; Núcleo Magnético; Caixa de Bornes; Enrolamento;

Figura 4 – Desenho esquemático de um motor, retirado do livro Máquinas de Corrente Alternada, de Alfonso Martignoni, página 23. O conjunto estator tem como principais falhas (falhas mais comuns): Quebra ou deformação mecânica da carcaça ou pés / falhas dimensionais Vibração ou ruído magnético Mau contato/quebra nos bornes Falhas de enrolamento

2.3.6 Enrolamento Como podemos ver na figura 5 um Enrolamento constitui-se basicamente de : Condutores(fio esmaltado); Cunha de fechamento (esteca); Filme isolante para massa e entre camadas; Verniz;

Figura 5 – Ilustração de enrolamento retirada da apostila “motores de indução volume II”, Ensaios e Defeitos, de Aureo Gilberto Falcone e Marcelo Gandra Falcone, pagina 35.

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O conjunto do enrolamento tem como principais falhas (falhas mais comuns): Ruptura do isolamento entre bobina e chapa do núcleo do estator; Variação na resistência; Solda aberta; Curto entre espiras; Curto entre fases; Condutor cortado ou interrompido; Isolamento danificado (trinca, fissuras) Protetor térmico danificado Fuga do protetor para o enrolamento Isolamento envelhecido por ação térmica;

2.4 Cuidados durante a fabricação e/ou manutenção: A implementação de inspeções, testes e ensaios durante o processo de fabricação ou manutenção visam o aumento da confiabilidade. A eficiência dos produtos na fabricação ou na manutenção é extremamente necessária e inevitável para atingir índices de qualidade (evitar retrabalho) e evitar falhas precoces. 2.4.1 Os defeitos das partes mecânicas (carcaça, núcleos magnéticos, tampas, tampinhas e eixo) podem apresentar são: Dimensionais em geral: Tolerâncias de ponta de eixo; Tolerâncias de rasgo de chaveta; Tolerâncias de chavetas; Tolerâncias e centralização de colos de mancais; Tolerâncias e centralização dos rebaixos, furação dos pés e altura até o centro da

carcaça; Tolerâncias e centralização de cubos das tampas; Tolerâncias e centralização de rebaixos das tampas; Tolerâncias e centralização do assento de mancais; Folga de tampinhas internas e externas.

Inspeção durante a fabricação de acordo com desenhos (dimensional). Solda: Conformidade/Continuidade; Bolhas; Respingo.

Inspeções: Visual; Liquido penetrante.

Fundidos: Bolhas; Fissuras.

Inspeção por líquido penetrante após usinagem.

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Núcleo magnético: Dimensional, Perdas; Fixação.

Inspeção por alicate de perdas e dimensional padrão Balanceamento: Vibração.

Inspeção feita no próprio processo ou nível de vibração em funcionamento.

Figura 6 – Máquina de Balanceamento “motores de indução volume I”, Manutenção e Instalação” , de Aureo Gilberto Falcone e Marcelo Gandra Falcone, pagina 09. 2.4.2 Os defeitos do processo de bobinagem: Choque (mau isolamento entre bobina e chapa do estator), variação na resistência, solda mal feita, ligações invertidas, sentido de rotação errado, curto entre espiras, fio fora da ranhura, curto entre fases, foi cortado ou interrompido, ligação errada, isolamento dobrado, isolamento danificado, protetor térmico danificado, fuga do protetor para o enrolamento. Os testes que são realizados estão descritos abaixo e estão na ordem de execução: Medição de resistência ôhmica; Teste de tensão aplicada AC (Hipot AC); Teste de tensão aplicada DC (Hipot DC); Teste de Surto Elétrico (Surge Test); Teste de protetor térmico; Teste do sentido de rotação.

2.4.3 Produto acabado Após a montagem os ensaios de rotina que devem ser executados para verificação da conformidade do produto com a especificação: Ensaio de Verificação da resistência ôhmica Ensaio de Resistência de Isolação Ensaio de determinação do Índice de polarização Ensaio de Tensão suportável Ensaio em Vazio Ensaio de Rotor bloqueado Ensaio de Pintura Verificação Visual final

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2.5 Vida útil efetiva dos motores elétricos: Não podemos esquecer que motores elétricos são máquinas rotativas e os mancais (rolamentos ou deslizamento) são componentes de desgaste (vida curta comparada aos demais componentes, ou seja, por volta de 12.000 horas enquanto o resto dos componentes tem vida estimada por volta de 80.000 horas). Conforme mostrado até aqui, as causas e influências que dão origem ao envelhecimento do sistema isolante dos motores de indução, são múltiplas “Envelhecimento” significa uma mudança nociva à capacidade de isolar do sistema isolante. A natureza desta mudança pode ser muito variada. As propriedades de um sistema isolante, as quais são influenciadas pelo envelhecimento, dependem do tipo de esforço (stress) e do tipo de material que está sendo usado. Os esforços que produzem envelhecimento, chamados de “fatores de envelhecimento”, podem ser divididos normalmente em quatro tipos básicos: Elétricos, térmicos, mecânicos e químicos, como já vistos neste trabalho. A falha efetiva do sistema isolante significa o rompimento da rigidez dielétrica dos isolantes sólidos, colocando em curto-circuito as partes energizadas. A vida útil efetiva pode ser determinada medindo o tempo necessário para o rompimento completo do dielétrico do sistema isolante. Fazendo isto em tempo real tornar-se-ia muito exaustivo, considerando que seja esperado uma duração normal de alguns anos. Por isto, o processo de envelhecimento normalmente é acelerado em laboratório de testes, para reduzir o tempo de vida. Isto é feito usualmente aumentando a amplitude do tipo de um esforço (fator limitante da vida) sob estudo. Quando são disponíveis dados suficientes de envelhecimento, aspectos estatísticos podem ser considerados. Acelerando o processo de envelhecimento para um dado tipo de esforço é possível que um outro tipo de esforço que também cause envelhecimento passe a ser dominante, ou ainda que as mudanças no processo de envelhecimento sejam não lineares em função do aumento da amplitude do esforço. Desta forma, as extrapolações devem ser feitas com muita prudência, visto que podem conduzir a resultados errados. Os ensaios de envelhecimento, diante das dificuldades apresentadas, são validos para efeito comparativo, visto que nestes casos nenhuma extrapolação precisa ser feita e os materiais, métodos e processos podem ser comparados em condições idênticas. Os sistemas isolantes, os quais são expostos a diversos fatores limitantes da vida podem, adicionalmente ao envelhecimento produzido por cada fator, experimentar o envelhecimento devido aos efeitos da sinergia. Os efeitos da sinergia são devidos à interação entre os diferentes fatores limitantes. Portanto, a estimativa do tempo de vida útil efetiva de um dado motor, em função da multiplicidade de fatores limitantes, é uma tarefa altamente complexa, onde interagem os efeitos devidos às variações nos processos construtivos, aqueles em função das reações físico-químicas dos materiais isolantes envolvidos, a temperatura e todos os fatores ambientais relacionados com as contaminações e umidade. Além disso, em função das inter-relações entre os diversos fatores limitantes da vida, aparece o efeito da diminuição de tempo de vida em função do aumento de componentes. Diversos modelos foram criados para representar o comportamento de cada fator limitante da vida e permitir avaliar o tempo de vida esperado. O cálculo teórico através da aplicação das equações que governam os diversos fatores limitantes, em função da complexidade, se não permite exatamente estimar a vida útil esperada de forma absoluta, pelo menos permite tirar conclusões comparativas valiosas, já que pode mostrar as tendências esperadas para cada caso.

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2.6 Taxa de falhas no motor de indução. Utilizando os conceitos apresentados no curso EQ-006 “Confiabilidade de Produtos e Sistemas” do Programa de Educação Continuada da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, do Prof. Dr. Gilberto Francisco Martha de Souza . Os componentes básicos que podem gerar falhas críticas no motor são: Estator; Enrolamento; Rotor; Tampas; Mancais.

Utilizamos um modelo com os componentes dispostos em série conforme figura 7 abaixo: Figura 7 – Componentes do motor dispostos em série As falhas dos componentes acima são independentes e a confiabilidade Rs(t) do sistema motor é dada por:

, onde n=5. 2.6.1 Análise preliminar das falhas encontradas no período de 2 anos em 2426 máquinas.

Figura 8 – Incidência dos tipos de falhas

Mancal Estator Rotor Enrolo Tampas

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2.6.2 Análise das falhas e comportamento das mesmas no motor de indução: T=horas nr falhas

23,76 9 180 12

239,76 14360 22720 46

1440 662160 722880 783600 864320 895040 925760 966480 1007920 1048640 1089360 109

10080 11210800 11311520 11612960 11814400 11915120 12015840 121

20160 122 25920 124

Vemos um incremento inicial muito grande, o que pode indicar falhas precoces ou prematuras. Analisando a tabela 2 dos dados experimentais vemos um numero muito grande de falhas por erros de especificação (cliente comprou errado e quer que o fabricante resolva o problema) ou problemas de processo ( 29 falhas até 1440 horas – 2 meses ) o que representa 19,35% do total de falhas apurados ou 44% das falhas consideradas precoces.. Também fica evidente o numero de falhas iniciais até 3 meses inclusive, 72 falhas = 58% das falhas, que são decorrentes principalmente da má analise de contratos de compra e venda e dos cuidados iniciais (um conjunto de verificações para concluir se o motor está adequado e apto a ser instalado e executar os serviços a que se destina, tais como potencia, tensão, freqüência, grau de proteção, efeitos de armazenamento, instalação elétrica, acoplamento, etc.) e dos chamados requisitos ambientais que entende-se as verificações do local onde o motor será instalado quanto à temperatura, pressão e agressividade química e mecânica do meio ambiente, visando

n= 2426% de falhas % rel de falhas

numero de falhas= 124 5,11% 100,00%numero de falhas precoces(até 2 meses inclusive)= 66 2,72% 53,23%

numero de falhas até 12 meses= 108 4,45% 87,10%numero de falhas até 24 meses= 121 4,99% 97,58%

isolação= 38 1,57% 30,65%mancal= 27 1,11% 21,77%

rotor= 16 0,66% 12,90%tampas= 14 0,58% 11,29%estator= 29 1,20% 23,39%

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tanto a proteção do equipamento quanto a segurança, do ponto de vista elétrico e mecânico das pessoas que trabalham com ele. 2.6.3 Taxa de falhas no motor de indução: t=horas t)=

23,76 0,378788

180 0,066667 239,76 0,058392

360 0,061111 720 0,063889

1440 0,045833 2160 0,033333 2880 0,027083 3600 0,023889 4320 0,020602 5040 0,018254 5760 0,016667 6480 0,015432 7920 0,013131 8640 0,0125 9360 0,011645

10080 0,011111 10800 0,010463 11520 0,010069 12960 0,009105 14400 0,008264 15120 0,007937 15840 0,007639 20160 0,006052 25920 0,004784

Fazendo uma análise do comportamento da taxa de falhas acumulada ao longo do tempo vemos que ela obedece uma curva de Weibul com =0,5 Cabe agora partir para uma quarta análise de dados para determinar os parâmetros de uma distribuição de Weibull que representam a distribuição dos tempos até a falha. A amostra tem 2426 elementos sendo que 124 apresentam falhas.

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2.6.4 Distribuição de falhas e confiabilidade do motor de indução:

2426 motores em distribuição weibull -> N=2426

i i/N+1 ln(1-F(t)) ln(-ln(1-F(t))) t-to ln(t-to)1 0,000412 -0,00041 -7,7942052 180 5,1929572 0,000824 -0,00082 -7,1008519 180 5,1929573 0,001236 -0,00124 -6,6951806 180 5,192957 beta= 0,7255884 0,001648 -0,00165 -6,4072922 239,76 5,479638 interceptação= -9,547315 0,00206 -0,00206 -6,1839423 239,76 5,479638 -6,71851 0,3889526 0,002472 -0,00248 -6,0014144 360 5,886104 ln(eta)= 17,273337 0,002884 -0,00289 -5,8470572 360 5,886104 = 317477478 0,003296 -0,0033 -5,7133193 360 5,8861049 0,003708 -0,00372 -5,5953296 360 5,886104

10 0,00412 -0,00413 -5,4897624 360 5,88610411 0,004532 -0,00454 -5,3942455 360 5,88610412 0,004944 -0,00496 -5,3070273 360 5,88610413 0,005356 -0,00537 -5,2267776 360 5,88610414 0,005768 -0,00579 -5,1524627 720 6,57925115 0,00618 -0,0062 -5,0832628 720 6,57925116 0,006593 -0,00661 -5,0185171 720 6,57925117 0,007005 -0,00703 -4,9576853 720 6,57925118 0,007417 -0,00744 -4,9003197 720 6,57925119 0,007829 -0,00786 -4,8460451 720 6,57925120 0,008241 -0,00827 -4,7945444 720 6,57925121 0,008653 -0,00869 -4,7455468 720 6,57925122 0,009065 -0,00911 -4,6988192 720 6,57925123 0,009477 -0,00952 -4,6541598 720 6,57925124 0,009889 -0,00994 -4,6113925 720 6,57925125 0,010301 -0,01035 -4,5703627 720 6,57925126 0,010713 -0,01077 -4,5309342 720 6,57925127 0,011125 -0,01119 -4,492986 720 6,57925128 0,011537 -0,0116 -4,4564103 720 6,57925129 0,011949 -0,01202 -4,421111 720 6,57925130 0,012361 -0,01244 -4,3870013 720 6,57925131 0,012773 -0,01286 -4,3540033 720 6,57925132 0,013185 -0,01327 -4,3220463 720 6,57925133 0,013597 -0,01369 -4,2910663 720 6,57925134 0,014009 -0,01411 -4,2610049 720 6,57925135 0,014421 -0,01453 -4,2318089 720 6,57925136 0,014833 -0,01494 -4,2034295 720 6,57925137 0,015245 -0,01536 -4,1758218 720 6,57925138 0,015657 -0,01578 -4,1489449 1440 7,27239839 0,016069 -0,0162 -4,1227606 1440 7,27239840 0,016481 -0,01662 -4,097234 1440 7,27239841 0,016893 -0,01704 -4,0723324 1440 7,27239842 0,017305 -0,01746 -4,0480259 1440 7,27239843 0,017717 -0,01788 -4,0242863 1440 7,27239844 0,018129 -0,0183 -4,0010877 1440 7,27239845 0,018541 -0,01872 -3,9784056 1440 7,27239846 0,018953 -0,01914 -3,9562174 1440 7,27239847 0,019365 -0,01956 -3,9345018 1440 7,27239848 0,019778 -0,01998 -3,913239 1440 7,27239849 0,02019 -0,0204 -3,8924102 1440 7,27239850 0,020602 -0,02082 -3,8719979 1440 7,27239851 0,021014 -0,02124 -3,8519856 1440 7,27239852 0,021426 -0,02166 -3,8323578 1440 7,27239853 0,021838 -0,02208 -3,8130998 1440 7,27239854 0,02225 -0,0225 -3,7941978 1440 7,27239855 0,022662 -0,02292 -3,7756387 1440 7,27239856 0,023074 -0,02334 -3,7574102 1440 7,27239857 0,023486 -0,02377 -3,7395005 1440 7,27239858 0,023898 -0,02419 -3,7218986 2160 7,67786459 0,02431 -0,02461 -3,7045939 2160 7,67786460 0,024722 -0,02503 -3,6875765 2160 7,67786461 0,025134 -0,02546 -3,6708368 2160 7,67786462 0,025546 -0,02588 -3,6543658 2160 7,67786463 0,025958 -0,0263 -3,6381549 2160 7,67786464 0,02637 -0,02672 -3,6221959 2880 7,96554665 0,026782 -0,02715 -3,606481 2880 7,96554666 0,027194 -0,02757 -3,5910028 2880 7,96554667 0,027606 -0,02799 -3,5757541 2880 7,96554668 0,028018 -0,02842 -3,5607281 2880 7,96554669 0,02843 -0,02884 -3,5459183 2880 7,96554670 0,028842 -0,02927 -3,5313185 3600 8,18868971 0,029254 -0,02969 -3,5169227 3600 8,188689

21


Curva Distribuição de Weibull

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

5,192

9569

5,886

104

5,886

104

6,579

2512

6,579

2512

6,579

2512

6,579

2512

6,579

2512

7,272

3984

7,272

3984

7,272

3984

7,272

3984

7,677

8635

7,965

5456

8,188

6891

8,188

6891

8,525

1614

8,658

6928

8,776

4758

9,064

1579

9,218

3085

9,351

8399

9,623

7736

Ln(t-to)

Ln(-

Ln(1

-F(t)

))

Definimos a função da confiabilidade como :

ttR exp)(

onde:

beta= 0,523682eta= 2639125

Portanto, para um período de 24 meses na amostra utilizada a confiabilidade do motor elétrico operando dentro das especificações será : R(t)= 0,997711803=99,77%

22


3. ESTUDO DE CASO

3.1. Fluxo do processo de Reparo levantado no campo. Objetivos e requisitos para a qualidade dos serviços na análise deste trabalho está relacionado com as atividades envolvidas com o conserto de produtos e tem por missão: restabelecer as condições de funcionamento normal produto, colocando-o em acordo

com as especificações originais. alteração de características originais de produto (por solicitação do cliente),

colocando-as em acordo com determinadas especificações. No fornecimento dos serviços, são determinados os seguintes processos operacionais, envolvendo as seguintes atividades: 3.1.1 PROCESSO DE RECEBIMENTO E ANALISE PRELIMINAR DA FALHA conferencia da nota fiscal com o produto recebido; desembarque do produto; identificação do produto recebido; Verificação da solicitação do cliente interno ou externo conforme formulário (figura 9) vistoria superficial da Sala de Provas.

Figura 09 – Formulário de solicitação de Serviços/Reparos

23


3.2.2. PROCESSO DE DIAGNOSE E ANALISE DE FALHAS/DEFEITOS registro do produto; desmanche; lavagem, se necessário levantamento para orçamento (figura 10); identificação das partes do produto; Relatório de Ocorrência / Análise de Falhas (figura 11).

Figura 10 – Relatório levantamento para orçamento e acompanhamento de Serviços

24


RELATÓRIO DE OCORRÊNCIA

ANÁLISE DE FALHA

UNIDADE: KATTY PI 7944-R-020 TAG MX 3228 A MOTOR DE GAIOLA 37 kW, 440 V, 1710 RPM, CARCAÇA 200, MARCA BÚFALO DATA DE INÍCIO: 29/07/03 DATA DE TÉRMINO: 19/08/03 SINTOMA:

1. Motor não Arranca PRIMEIRO COMPONENTE A FALHAR

1. Mancal LOA MODO FALHA: 1. Queima do enrolamento

2. Desgaste da tampa mancal LOA CAUSA BÁSICA:

1. Rolamento travado por falha de lubrificação SOLUÇÃO: 1. Rebobinamento

2. Troca da tampa traseira ORÇAMENTO: Item 1.4.10. Rebobinamento: R$ 1.740,00 Item 2.2. Troca de tampa: R$ 155,42 Total: R$ 1.895,42 Assinatura: nonono

Figura 11- Relatório de Ocorrência / Análise de falha

25


3.2.3. PROCESSO DE CONSERTO compras de partes e/ou matérias-primas; desenhos, se necessários; reparos e/ou reposições; montagem; testes e ensaios (ver figura 12); acabamento e pintura; embalagem; expedição.

Figura 12 – Relatório de testes e ensaios de Rotina em Motores de Indução.

26


3.2.4. ESTÃO ENVOLVIDOS NO PROCESSO DE FORNECIMENTO DOS SERVIÇOS OS SEGUINTES TIPOS DE DOCUMENTOS: documentos de origem do cliente e/ou de origem interna, que relatam informações

com relação ao produto envolvido com o serviço a ser fornecido (relatórios, correspondências, atas, etc);

notas fiscais; fichas de orçamentos (Levantamento de Serviços a Serem Executados – figura 10) pedidos internos; croquis.

3.2.5. PARA O PROCESSO DE FORNECIMENTO DOS SERVIÇOS DEVEM ESTAR DISPONIBILIZADOS OS SEGUINTES RECURSOS: mão de obra qualificada; partes fabricadas internamente; partes adquiridas externamente; ferramentas; dispositivos de montagem; equipamentos de produção; dispositivos de medição; equipamentos de medição;

Durante a execução dos serviços devem ser verificadas se foram cumpridas as solicitações do cliente e se a máquina atende os dados de placa segundo ABNT NBR 7094/1981. Após a execução dos serviços, o produto deve ser encaminhado para os Ensaios onde devem ser realizados as inspeções e ensaios conforme normas específicas, indicadas pelo cliente ou determinadas pela área de Engenharia. Os critérios de aceitação devem ser aqueles especificados nas respectivas normas. (ver figura 13)

Figura 13 – Ensaios aplicáveis após reparo / Parâmetros para Manutenção Preditiva

27


3.2.6. REGISTROS DOS RESULTADOS DOS SERVIÇOS Para registros dos resultados das análises dos serviços realizados devem ser utilizados os respectivas relatórios, emitidas pela Sala de Provas. Estes registros devem ser mantidos na Sala de Provas (figura 14) e, quando solicitados, cópias devem ser encaminhadas ao Cliente ou interessado.

Figura 14 – Relatório dos resultados das análises dos serviços realizados

28


3.2.7. FLUXOGRAMA LEVENTADO EM CAMPO

SOLICITAÇÃO DO

CLIENTE

INÍCIO

Qual o tipo de solicitação ?

SERVIÇOS SEM ESCOPO

DEFINIDO PRODUÇÃO

3

REPARADOR SOLICITA O MOTOR PARA AVALIAÇÃO

CLIENTE ENVIA O MOTOR PARA

SERVIÇOS

Condições de recebimento do motor

MONTADO DESMONTADO

O MOTOR É

LAVADO

O MOTOR É

DESMONTADO

É REALIZADA A

PERITAGEM

É ELABORADA A

PROPOSTA

MOTOR AGUARDA

NEGOCIAÇÕES

. Responsabilidade da solicitação

. Dados para iniciar a peritagem (dicas do cliente) . Serviços necessários . Investigação de causa (informar o cliente, orientar o conserto, eventuais melhorias) . Relação de componentes . Medidas a serem feitas . Registrar em foto (modelo para montar, alertar problemas constatados, justificar causas, justificar custos)

SERVIÇOS COM ESCOPO

DEFINIDO

Qual o local de peritagem ?

Reparador

CLIENTE

É ELABORADA A

PROPOSTA

A proposta foi aprovada ?

SIM

NÃO

FIM

O MOTOR É ENVIADO PARA A

EQUACIONAL

2

1

1

. É melhor lavar antes da peritagem ?

É REALIZADA A

PERITAGEM PRÉVIA

2

A proposta já foi elaborada ?

SIM

NÃO

5

29


A proposta foi aprovada ?

SIM NÃO

3

OS SERVIÇOS SÃO

INICIADOS

Necessidades

JUNTO A PRODUÇÃO

JUNTO AO ALMOXARIFADO

OS PEDIDOS INTERNOS SÃO NEGOCIADOS

OS FORNECIMENTOS SÃO ATENDIDOS

O MOTOR É

MONTADO

O MOTOR É ENCAMINHADO

PARA TESTES

Resultado dos testes APROVADO REPROVADO

O MOTOR É ENCAMINHADO PARA PINTURA


PARA EMBALAGEM


PARA EXPEDIÇÃO FIM

2

5

O MOTOR É

DESMONTADO

É REALIZADA A

PERITAGEM

OS ITENS SÃO REQUISITADOS AO ALMOXARIFADO

É PROVIDENCIADO O RETORNO DO

MOTOR AO CLIENTE

FIM

JUNTO AO CLIENTE

É FEITA A SOLICITAÇÃO DAS

NECESSIDADES

Existe a necessidade de compra ?

É FEITA A REQUISIÇÃO DE

COMPRA

OS ITENS SÃO

ADQUIRIDOS

OS ITENS SÃO

DISPONIBILIZADOS

4

4

SIM

NÃO OS ITENS SÃO

SEPARADOS

OS ITENS SÃO

DISPONIBILIZADOS

OS ITENS SÃO

DISPONIBILIZADOS

O MOTOR É

VERIFICADO

. Como ?

30


3.2. Definição da Amostra O trabalho foi feito a partir da coleta de dados da manutenção de motores que apresentaram falhas em algumas unidades de uma empresa Petrolífera/Petroquímica de grande porte. A política de manutenção adotada nestas unidades organizacionais é de manutenção preditiva baseado em monitoramento e análise de vibração e ruído. Lembramos que o processo de aquisição de dados não contempla a o tempo de funcionamento efetivo de cada motor e o tempo de médio para reparo ( MTTR ) é considerado desde a parada do motor até o retorno ao local de instalação. Como trata-se de empresa Petrolífera / Petroquímica os processos podem ser assumidos por linhas paralelas enquanto se faz o reparo e quando não existe redundância existem motores reserva que são utilizados até o retorno do motor titular. Definimos a amostra conforme Quadro abaixo :

Figura 15 – Quadro das Amostras

A amostra é constituída apenas por motores de indução até 300 CV e de baixa tensão (até 600 Vca). A padronização foi possível, por tratar-se de dados exclusivos as unidades citadas, que inclusive tem características de meio ambiente similar: Temperatura ambiente entre 10 oC e 40 oC Altitude entre 0 e 780 metros Clima Tropical úmido Ambiente classificado segundo NEC art 500 e ABNT – Classe II, Grupo D – Hexana,

ou seja, em locais abertos e ventilados o motor deve ser de segurança aumentada e nos locais com possibilidade de acumulo de vapores inflamáveis os equipamentos elétricos devem ser a prova de explosão, o que aumenta em muito a robustez mecânica e portanto a durabilidade de carcaça, tampas e caixa de ligações.

Período de coleta de dados analisados neste trabalho: 21 de julho até 4 de setembro de 2003

31


3.3 Aquisição de Dados utilizados no trabalho.

Como descrito em 3.1 o cliente solicita o serviço de reparo. Os serviços passam a ser executados conforme o fluxograma do item 3.2.7 paginas 28 e 29. Compilamos em uma tabela 50 (cinqüenta) Relatórios de Ocorrência / Análise de Falha, preenchidos conforme figura 11 da página 24. O relatório é preenchido na etapa de Diagnose, após recebimento e avaliação das falhas e defeitos encontrados.

Figura 16 – Exemplo de equipamentos recebidos para serviços/reparos

32


3.3.1 Dados Compilados na Oficina: Tabela de Dados:

tag tipo sintoma componente

inicio fim nr dias

modo causa solução valor tdf aleatori

a

sistema de

detecção da causa

emergencia

TAG MB 453802 A

MOTOR DE GAIOLA 15 CV, 460 V, 3600 RPM, CARCAÇA 160, MARCA GE

Motor não arranca

enrolamento

21/07/03 11/08/03 21 queima envelhecimento

Rebobinamento

R$900,00 não sim medição do

uído de envelhecimento,

uído de polarização, uído e vibração

não

TAG VCA 15

MOTOR DE GAIOLA 0,9 kW, 480 V, 1800 RPM, CARCAÇA 90, MARCA BERNARD

Motor não arranca

sensor de temperatura

29/07/03 05/08/03 7 sensor não atua

rompimento dos sensores

Rebobinamento e troca de sensores

R$457,00 não sim Ñ tem não

TAG M533410 A

MOTOR DE GAIOLA 0,25 kW, 440 V, 1710 RPM, CARCAÇA 63, MARCA WEG

Motor não arranca

mancal LA 23/07/03 30/07/03 7 queima do enrolamento e desgaste do colo do mancal

travamento do rolamento

rebobinamento e metalização do mancal dianteiro

R$271,62 sim sim vibração ou ruido

não

TAG M533407 B

MOTOR DE GAIOLA 0,55 kW, 440 V, 1700 RPM, CARCAÇA 71, MARCA WEG

Motor funciona com

uído anormal

mancais 23/07/03 28/07/03 5 rolamento blindado desgastado

fim da vida da lubrificação

Rejuvenescimento

R$85,00 sim não vibração ou ruido

sim

TAG VM 3609

MOTOR DE GAIOLA 2,208 kW, 440 V, 1720 RPM, CARCAÇA 100, MARCA MICHELETTO

Motor funciona com

uído anormal



Rejuvenescimento


sim

TAG M 3261 C

MOTOR DE GAIOLA 20 CV, 220/380/440 V, 3545 RPM, CARCAÇA 132, MARCA GE

Motor aquece demais



Rejuvenescimento e metalização do colo rolamento


não

TAG MB 3244

MOTOR DE GAIOLA 20 CV, 440 V, 3545 RPM, CARCAÇA 160, MARCA GE

Motor funciona com

uído anormal

ventoinha 23/07/03 30/07/03 7 quebra do ventilador

impacto de objeto externo

Rejuvenescimento e troca do ventilador

R$477,90 não sim não sim

33


tag tipo sintoma component

e inicio fim nr

dias modo causa solução valor tdf alea

toria

sistema de

detecção da causa

emergencia

TAG VB 06CD

MOTOR DE GAIOLA 40 LBFT, 440 V, 3440 RPM, CARCAÇA 132, MARCA LIMITORQUE

Motor funciona com

uído anormal

ventoinha 23/07/03 30/07/03 7 quebra do ventilador

impacto de objeto externo

Rejuvenescimento e troca do ventilador

R$444,12 não sim não sim

TAG VF06BE

MOTOR: DE GAIOLA 3,9 HP, 220/440 V, 1720 RPM, CARCAÇA 132

Motor esquenta

Barra do rotor interrompida

13/08/03 03/09/03 21 Barra do rotor interrompida

numero excessivo de partidas consecutivas

Rejuvenescimento e troca do rotor

R$960,00 sim sim proteção uído

vibração ou ruido

sim

TAG MX 3227 A

MOTOR DE GAIOLA 50 CV, 440 V, 1760 RPM, CARCAÇA 225, MARCA BÚFALO

Motor funciona com

uído anormal

mancais 24/07/03 31/07/03 7 rolamento desgastado

falha de lubrificação

Rejuvenescimento


não

TAG MX 3243 C


Motor funciona com

uído anormal




R$1.326,76

sim sim vibração ou ruido

sim

TAG MX 3243 A


Motor funciona com

uído anormal

mancal LOA

24/07/03 31/07/03 7 rolamento desgastado


Rejuvenescimento troca da tampa LOA e metalização do colo rolamento

R$1.509,89


sim

TAG M 3218 A

MOTOR DE GAIOLA 40 CV, 220/440 V, 3560 RPM, CARCAÇA 225, MARCA GE

Motor funciona com

uído anormal




R$1.326,76


sim

TAG VS 102 A

MOTOR DE GAIOLA 14,7 kW, 440 V, 1740 RPM, CARCAÇA 200, MARCA COESTER

motor não arranca

enrolamento


Rebobinamento

R$2.175,00

não sim medição do

uído de envelhecimento, uído de polarização, uído e vibração

não

TAG GN3101 C

MOTOR DE GAIOLA 6,6 HP, 440 V, 1680 RPM, CARCAÇA 100, MARCA ROTORK

Motor funciona com

uído anormal





sim

34



e inicio fim nr


toria

sistema de

detecção da causa

emergencia

TAG MX 14041 A


Motor funciona com ruido anormal

mancal LOA

24/07/03 31/07/03 7 eixo desgastado

corrosâo

Rejuvenescimento troca do ventilador metalização do colo rolamento


sim

TAG MVE 140101

MOTOR DE GAIOLA 7,5 CV, 440 V, 1720 RPM, CARCAÇA 112, MARCA WEG


mancal LOA

28/07/03 04/08/03 7 eixo desgastado

corrosâo

Rejuvenescimento troca do ventilador metalização do colo rolamento


sim

TAG MX 3228 A

MOTOR DE GAIOLA 37 kW, 440 V, 1710 RPM, CARCAÇA 200, MARCA BÚFALO

Motor não arranca

mancal LOA

29/07/03 19/08/03 21 queima do enrolamento e desgaste da tampa manca loa

rolamento travado

Rebobinamento e troca da tampa traseira

R$1.895,42

não sim medição do indice de envelhecimento, indice de polarização, ruido e vibração

não

TAG MB 3273

MOTOR DE GAIOLA 10 CV, 440 V, 3480 RPM, CARCAÇA 132, MARCA WEG


mancais 29/07/03 05/08/03 7 Folga da tampa

desgaste

Rejuvenescimento troca da tampa


não

TAG VRA J159 A

MOTOR DE GAIOLA 1,66 HP, 440 V, 3600 RPM, CARCAÇA 80, MARCA ROTORK

Motor não arranca

enrolamento


Rebobinamento

R$723,00 não sim medição do indice de envelhecimento, indice de polarização, ruido e vibração

não

TAG MB 32218

MOTOR DE GAIOLA 15 CV, 440 V,1770 RPM, CARCAÇA 160, MARCA GE

Motor não arranca

enrolamento


Rebobinamento


não

TAG MB 68342B

MOTOR: DE GAIOLA 0,33 kW, 220/380/440 V, 860 RPM, CARCAÇA 80, MARCA WEG

Motor não arranca

enrolamento


Rebobinamento


não

TAG MB 140404

MOTOR: DE GAIOLA 3 CV, 440 V, 1800 RPM, CARCAÇA 132, MARCA BÚFALO

Motor não arranca

mancal LOA

07/08/03 28/08/03 21 queima do enrolamento e desgaste da tampa manca

rolamento travado

Rebobinamento troca do ventilador e troca da tampa traseira

R$1.016,91

sim não vibração ou ruido

não

35



e inicio fim nr

dias Modo causa solução valor tdf alea

toria

sistema de

detecção da causa

emergencia

TAG M-TF-8401

MOTOR: DE GAIOLA 0,25 CV, 440 V, 1110 RPM, CARCAÇA 71, MARCA WEG


mancais 08/08/03 13/08/03 5 rolamento e eixo desgastados

Alinhamento



não

TAG MJ4210 A

MOTOR: DE GAIOLA 25 CV, 440 V, 3530 RPM, CARCAÇA 180, MARCA GE


mancal LA 08/08/03 29/08/03 21 rolamento e eixo desgastados

alinhamento


R$1.041,00


não

TAG MB 68324 B

MOTOR: DE GAIOLA 1 CV, 440 V, 1082 RPM, CARCAÇA 90, MARCA WEG

Motor não arranca

enrolamento

08/08/03 15/08/03 7 Queima falta de fase

Rebobinamento

R$391,60 não sim Não não

TAG MJ 8411 B

MOTOR: DE GAIOLA 15 CV, 440 V, 3500 RPM, CARCAÇA 160, MARCA BÚFALO

motor não arranca

enrolamento

11/08/03 19/08/03 8 Queima contaminação por graxa

Rebobinamento

R$1.681,00

sim sim termico, ruido, vibração

sim

TAG MB 453-101B





Rejuvenescimento


não

TAG MJ 3436 B

MOTOR: DE GAIOLA 125 CV, 440 V, 3565 RPM, CARCAÇA 315, MARCA NEWMAN



vibração

Rejuvenescimento

R$3.061,00


não

TAG J 3910 BM




vibração

Rejuvenescimento

R$1.041,00


não

TAG J 377 A

MOTOR: DE GAIOLA 1 CV, 220/380/440 V, 1730 RPM, CARCAÇA 90, MARCA WEG

Motor não arranca

enrolamento

14/08/03 22/08/03 8 Queima falha do condutor

Rebobinamento

R$367,00 não sim tensão aplicada

não

TAG MB 22011 A

MOTOR: DE GAIOLA 75 HP, 440 V, 3560 RPM, CARCAÇA 250, MARCA GE

Motor aquece demais

cabos 19/08/03 21/08/03 2 rompimento dos cabos e folga na tampa

desgaste

Rejuvenescimento, troca de cabos e tampa.

R$1.608,37

sim sim exame visual , vibração e ruido

sim

36



e inicio fim nr


toria

sistema de

detecção da causa

emergencia

TAG MMP 21017 A


Motor não arranca

enrolamento

19/08/03 09/09/03 21 Queima e folga no ventilador

envelhecimento / desgaste

Rebobinamento troca do ventilador

R$1.363,55

não sim medição do indice de envelhecimento, indice de polarização, ruido e vibração

sim

TAG MP 21030 F


Motor não arranca

enrolamento

19/08/03 09/09/03 21 queima entrada de agua

Rebobinamento

R$2.100,00

não não Resistencia de Isolamento ou indice de polarização

não

TAG MB 3336 A

MOTOR: DE GAIOLA 125 CV, 440 V, 3565 RPM, CARCAÇA 315, MARCA NEWMAN



vibração

Rejuvenescimento

R$3.061,00


sim

TAG MM 322 B




vibração

Rejuvenescimento

R$1.041,00


não

TAG J 377 C

MOTOR: DE GAIOLA 1 CV, 220/380/440 V, 1730 RPM, CARCAÇA 90, MARCA WEG

Motor não arranca

enrolamento

15/08/03 22/08/03 7 queima entrada de agua

Rebobinamento

R$367,00 não não Resistencia de Isolamento ou indice de polarização

não

MB 22011 B

MOTOR: DE GAIOLA 75 HP, 440 V, 3560 RPM, CARCAÇA 250, MARCA GE

Motor aquece demais

cabos 19/08/03 21/08/03 2 rompimento dos cabos e folga na tampa

desgaste

Rejuvenescimento, troca de cabos e tampa.

R$1.608,37

sim sim exame visual , vibração e ruido

sim

TAG MJ 4231 A

MOTOR: DE INDUÇÃO 500 CV, 4000 V, 1780RPM, CARCAÇA 8229P30, MARCA GEVISA


acoplamento

28/07/03 13/08/03 16 folga no acoplamento

desgaste

troca do acoplamento

R$800,00 sim sim exame visual , vibração e ruido

sim

TAG AE 1801 C

MOTOR: DE INDUÇÃO 75 CV, 440 V, 1185 RPM, CARCAÇA 250, MARCA WEG


flutuador 22/07/03 24/07/03 2 entrando agua

desgaste

troca do skid

R$240,00 não sim nivel sim

37



e inicio fim nr


toria

sistema de

detecção da causa

emergencia

TAG AE 1802 G

MOTOR: DE INDUÇÃO 75 CV, 440 V, 1185 RPM, CARCAÇA 250, MARCA WEG


flutuador 30/07/03 31/07/03 1 entrando agua

desgaste

troca do skid

R$160,00 não sim nivel sim

TAG MJ 4249 A

MOTOR: DE INDUÇÃO 250 CV, 4000 V, 1780 RPM, CARCAÇA 8119P, MARCA GE


acoplamento


desgaste

troca do acoplamento


sim

TAG MJ 8411 A

MOTOR: DE INDUÇÃO 15 CV, 440 V, 3500RPM, CARCAÇA F160MT, MARCA BÚFALO


acoplamento


desgaste

reaperto e alinhamento na base


sim

TAG MJ 3411 B

MOTOR: DE INDUÇÃO 100 CV, 440 V, CARCAÇA 405, MARCA ALLIS


acoplamento


desgaste

reaperto e alinhamento na base


sim

TAG VM-RES1


Motor não arranca

enrolamento


Rebobinamento


não

TAG VM-RES2


Motor não arranca

enrolamento


Rebobinamento


não

TAG VM-RES3


Motor não arranca

enrolamento


Rebobinamento

R$723,00 não sim medição do indice deenvelhecimento, indice de polarização, ruido e vibração

não

TAG M-SF-GV-513260-08

MOTOR: DE GAIOLA 0,37 kW, 440 V, 1680 RPM, CARCAÇA 80, MARCA SIEMENS

Motor não arranca

enrolamento


Rebobinamento

R$693,45 não sim medição do indice deenvelhecimento, indice de polarização, ruido e vibração

não

38



e inicio fim nr


toria

sistema de

detecção da causa

emergencia

TAG VM 01

MOTOR DE GAIOLA 12,8 HP, 440 V, 3385 RPM, CARCAÇA 112, MARCA RELIANCE



vibração

Rejuvenescimento


não

TAG GV018

MOTOR: DE GAIOLA 0,55 kW, 220 V, 1700 RPM, CARCAÇA 90, MARCA SIEMENS

Motor não arranca

enrolamento


Rebobinamento


não

3.3.2 Dados e metas fornecidos pela manutenção do cliente Amostra total: Universo de motores que sofrem manutenção preventiva e estão inclusos na amostra

4 unidades de refino 6 terminais bombeamento

12600 motores incluindo, as redundâncias, os reservas e os motores secundários do administrativo.

Os dados constantes das tabelas abaixo são validos para o somatório de todas unidades envolvidas na amostra. Metas de Manutenção: 252 falhas esperadas por semestre

Valor esperado R$ 379.336,00 para o gasto anual em consertos e reparos.

Total de horas esperado para manutenção não previstas decorrentes de preditiva e corretiva: 75.500h

Total de horas esperado para manutenção programada (prevestas)=70.000h

Indicadores:

Disponibilidade das plantas envolvidas

Tempo médio de reparo por motor elétrico (MTTR)

Custo médio do reparo (media de valor por unidade reparada ao longo do tempo, um pelo

outro) 0,999315974 = 99,93% 200 horas R$1.500,00

Indicadores de Manutenção Preventiva: Preventiva ( 15 a 15)

estimado executado horas estimadas Horas trabalhadas

julho/agosto R$39.104,00 R$26.880,00 5200 2240 agosto/setewmbro R$39.104,00 R$25.476,00 5200 2123 outubro/novembro R$39.104,00 R$23.400,00 5200 1950 novembro/dezembro

R$39.104,00 R$24.480,00 5200 2040

39


3.4 Análise dos Dados Obtidos Os dados obtidos não disponibilizam o tempo entre manutenções realizadas nem o tempo de funcionamento da máquina impossibilitando o calculo de confiabilidade. A importância de atender este requisito reside no fato da manutenção procurar manter em níveis elevados a confiabilidade do motor que é por volta de 99,77% conforme demonstrado no capítulo 2, item 2.6.4, pagina 21. Como também dispomos da vida útil estimada (por volta de 80.000 horas), o valor da manutenção por motor e o preço do motor novo, poderíamos calcular o ponto de sucateamento dos motores e fazer uma análise de manutenção baseado na confiabilidade. Outro fato relevante que deve ser abordado é que o MTTR analisado compreende o tempo desde a falha até o retorno, ou seja, pleiteia imnclusive o tempo de desacoplamento, transporte, reparo, transporte e instalação. Porém os dados constantes nos itens 3.3.1 e 3.3.2 (paginas de 32 até 38), nos permitiram fazer as analises de: Disponibilidade; Tempo/custo médio do reparo; Analise funcional dos efeitos das falhas; Analise do modo e efeitos de falhas; Definição da Política de Manutenção.

A metodologia a ser utilizada para atingirmos o objetivo do trabalho, que é determinar às políticas de manutenção para motores elétricos de indução através de uma coleta de dados e análise de confiabilidade é definida conforme diagrama da figura 17:

Figura 13 – Diagrama de análise de definição de política de manutenção

40


3.4.1 Disponibilidade:

3.4.2 Tempo/custo médio do reparo :

3.4.3 Analise funcional dos efeitos das falhas

41


3.4.4 Analise do modo e efeitos de falhas

42

EQ-023 Manutenção para a Qualidade Total 3.4.5 Definição da Política de Manutenção

Diagrama de Decisão:

Diagrama de decisão obtido através dos dados analisados:

TDF/Estatistica Aleatórias Não Aleatórias

Com TDF 15 14 Sem TDF 19 2

TDF/Estatística Aleatórias Não AleatóriasCom TDF PREDITIVA PREDITIVA / PREVENTIVA

Sem TDF CORRETIVA PREVENTIVA

43


Escolha de política de manutenção: Preditiva 29 = 45,3 % Corretiva 19 = 29,7 % Preventiva 16 = 25 %

Relação das Falhas : Falhas Aleatórias : 34 = 68% Falhas não Aleatórias : 16 = 32%

Destas Falhas temos como modo: Rolamentos 20 = 40% Isolamento 16 = 32% Outros 14 = 28%

Sistema utilizado hoje pela empresa cliente em questão: Manutenção Preditiva

4. CONCLUSÃO Através da metodologia utilizada no trabalho, apesar do problema da falta de disponibilidade do tempo entre manutenções realizadas nem o tempo de funcionamento da máquina impossibilitando o calculo de confiabilidade, conseguimos atingir o objetivo final do trabalho, que era determinar a política de manutenção para motores elétricos de indução através de uma coleta de dados e análise de confiabilidade. A conclusão é que a metodologia a ser utilizada deve ser a de manutenção preditiva, como a empresa em questão vem utilizando atualmente. Os resultados demonstram que o método utilizado ainda apresenta um pequeno índice de falha principalmente no que se refere as causas provenientes de falha de lubrificação. Lembramos que no âmbito da Qualidade total esperávamos: Preservação de recursos financeiros (Diminuição do custo de manutenção e

investimento em maquinário). Preservação dos recursos físicos (Diminuição do tempo de máquinas paradas e não

conformidades decorrentes de processo – atendimento, preço, prazo e características). Preservação de recursos Humanos (segurança de operação e facilidade de operação e

treinamento). Atendimento a legislação e meio ambiente (eliminação de multas decorrentes de falhas

de maquinário). Pelo trabalho podemos observar que os indicadores e as metas da qualidade foram atingidos e superados, mostrando a eficiência da Política de Manutenção existente na empresa em questão. As tabelas abaixo demonstram claramente esta afirmação

44


Indicadores da Qualidade:

Indicador Valor Estimado Valor realizado Disponibilidade das plantas envolvidas

0,999315974 = 99,93% 0,999379252=99,93%

Tempo médio de reparo por motor elétrico

(MTTR)

200 horas 188 horas

Custo médio do reparo (media de valor por

unidade reparada ao longo do tempo, um pelo outro)

R$1.500,00 R$861,13

Indicadores de Manutenção Preventiva: Preventiva ( 15 a 15) Estimado executado horas estimadas Horas executadas

julho/agosto R$39.104,00 R$26.880,00 5200 2240 agosto/setembro R$39.104,00 R$25.476,00 5200 2123 outubro/novembro R$39.104,00 R$23.400,00 5200 1950 novembro/dezembro R$39.104,00 R$24.480,00 5200 2040 Também pudemos observar conforme item pagina que o índice de falhas esperado para:

Componente x Falha Valor esperado Valor obtido Rolamento 22 % 40 % Isolamento 32 % 32 %

Outros 46 % 28 % O que demonstra claramente a afirmação feita no Primeiro parágrafo de existe um índice de falha no programa de manutenção no que se refere falhas de lubrificação. Pesquisando a fundo as causas das queimas (em 02 casos de 16) e do desgaste dos rolamentos (em 06 casos de 20) foram por de falha de lubrificação. Verificando os serviços executados pudemos obter a informação que nestes motores existe bico de lubrificação, mas não existe dreno de saída para a graxa (os 08 casos acima mencionados), ou então, estavam sendo usados rolamentos blindados inadequadamente (03 casos). A solução foi criar dreno de graxa nos motores e usar rolamentos de única face blindada (um Z). Esperamos ter contribuído para que além da avaliação de aproveitamento do curso, o trabalho possa ter agregado conceitos de padronização, organização, planejamento, coerência na definição de políticas de manutenção em programas voltados para a qualidade total

45


5. BIBLIOGRAFIA Souza , Prof. Dr. Gilberto F. M.. EQ023 – Manutenção para a Qualidade Total , INSTRUÇÕES PARA APRESENTAÇÃO DO TRABALHO, versão quarto bimestre de 2003. São Paulo, SP: Universidade de São Paulo, Escola Politécnica, PECE, dez. 2003. Souza , Prof. Dr. Gilberto F. M.. EQ023 – Manutenção para a Qualidade Total , In “TRANSPARÊNCIAS DE AULA”, versão quarto bimestre de 2003. São Paulo, SP: Universidade de São Paulo, Escola Politécnica, PECE, dez. 2003. Souza , Prof. Dr. Gilberto F. M. e Cardoso, Idalécio Alexandre Palheta. EQ023-Técnicas de Manutenção para a Qualidade Total, In:“APOSTILA DO PECE”, versão segundo bimestre de 2003. São Paulo, SP: Universidade de São Paulo, Escola Politécnica, PECE, maio 2001. Souza , Prof. Dr. Gilberto F. M.. EQ006-Confiabilidade de Produtos e Sistemas, In: Apostila do PECE, versão segundo bimestre de 2003. São Paulo, SP: Universidade de São Paulo, Escola Politécnica, PECE, Abr. 2003. Martignoni, Alfonso. “MÁQUINAS DE CORRENTE ALTERNADA”, 5a edição, 1968. Editora Globo S.A. Rio de Janeiro, RJ, 1968, 410p. Falcone, Áureo Gilberto. “MOTORES DE INDUÇÃO: MANUTENÇÃO E INSTALAÇÃO”, 1a edição, 1995. LBVA, São Paulo, SP, 47p. Falcone, Áureo Gilberto e Marcelo Gandra Falcone. “MOTORES DE INDUÇÃO: DEFEITOS E ENSAIOS”, 1a edição, 1998. Pitágoras, São Paulo, SP, 49p.

Technology

Manutenção de motores de indução