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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO TECNOLÓGICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
PROJETO DE GRADUAÇÃO
DIAGNOSE DAS PRINCIPAIS FALHAS E MELHORIAS NOS MÉTODOS DA MANUTENÇÃO PREVENTIVA E PREDITIVA
DOS MOTORES DO LINGOTAMENTO CONTÍNUO
GIZELE POLTRONIERI DO NASCIMENTO
VITÓRIA – ES AGOSTO/2007
GIZELE POLTRONIERI DO NASCIMENTO
DIAGNOSE DAS PRINCIPAIS FALHAS E MELHORIAS NOS MÉTODOS DA MANUTENÇÃO PREVENTIVA E PREDITIVA
DOS MOTORES DO LINGOTAMENTO CONTÍNUO Parte manuscrita do Projeto de Graduação da aluna Gizele Poltronieri do Nascimento, apresentado ao Departamento de Engenharia Elétrica do Centro Tecnológico da Universidade Federal do Espírito Santo, para obtenção do grau de Engenheiro Eletricista.
VITÓRIA – ES AGOSTO/2007
GIZELE POLTRONIERI DO NASCIMENTO
DIAGNOSE DAS PRINCIPAIS FALHAS E MELHORIAS NOS MÉTODOS DA MANUTENÇÃO PREVENTIVA E PREDITIVA
DOS MOTORES DO LINGOTAMENTO CONTÍNUO
COMISSÃO EXAMINADORA: ___________________________________ José Leandro Félix Salles - Orientador Orientador ___________________________________ Alexandre Toniati Co-orientador ___________________________________ Rosane Bodart Soares Examinador
Vitória - ES, 16, agosto, 2007
i
DEDICATÓRIA
A Deus fonte da minha vida e aos meus pais por toda a dedicação que tiveram comigo.
ii
AGRADECIMENTOS
Em primeiro lugar a Deus que me deu o dom da vida, saúde e força para
realizar este trabalho.
A minha família, pelo apoio incondicional durante todo o processo
acadêmico.
Aos professores José Leandro Félix Salles e Rosane Bodart Soares pela
orientação, apoio e incentivo na realização deste trabalho.
Ao meu grande amigo e padrinho Alexandre Toniati pelo apoio técnico e por
permitir participar deste projeto.
E a todos os meus amigos que direta ou indiretamente me apoiaram e
acreditaram que seria possível chegar aqui.
iii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Fluxograma operacional da CST..………………………………….….14
Figura 2 - Processo do lingotamento contínuo......................………………………..15
Figura 3 – Válvula gaveta da panela de aço…………………………………………18
Figura 4 - Analisador de vibração...............................................................................23
Figura 5 - Imagem obtida através de uma câmera termográfica.................................24
Figura 6 - Espectro de corrente de um motor em duas condições diferentes de
trabalho .......................................................................................................................25
Figura 7 – Transformador de corrente.........................................................................26
Figura 8 – Transformador de potencial.......................................................................26
Figura 9 – Analisador preditivo …….........................................................................27
Figura 10 – Evolução de uma falha elétrica ou mecânica...........................................27
Figura 11 – Diagrama de Pareto da queima de motores no lingotamento contínuo no
ano de 2005.................................................................................................................31
Figura 12 – Água spray de refrigeração dos rolos molhando os motores...................32
Figura 13 – Tirante de fixação solto............................................................................32
Figura 14 – Amortecedor quebrado............................................................................33
Figura 15 – Escovas com dimensões fora do padrão causando agarramento nos
porta - escovas.............................................................................................................33
Figura 16 – Regulagem indevida nas válvulas manuais das bombas..........................34
Figura 17 – Sistema de acionamento por polias..........................................................35
Figura 18 – Rotor do exaustor muito pesado, causando desbalanceamento no motor e
queima.........................................................................................................................35
Figura 19– Pontos de medição e direções para máquinas de altura de eixo igual ou
superior a 56 mm e igual ou inferior a 400 mm………………………………….…38
Figura 20 – Análise de espectro de corrente………………………………...………40
Figura 21 – Megômetro………………………………………………………….…..41
Figura 22 – Medidor de vibração................................................................................43
Figura 23 – Medidor de vibração................................................................................43
Figura 24 – Sensor de vibração...................................................................................44
iv
Figura 25 – Sensor de temperatura – PT 100.............................................................44
Figura 26 – Sensor de corrente...................................................................................45
Figura 27 – Câmera termográfica...............................................................................46
Figura 28 – Análise fotográfica da câmara termográfica............................................46
Figura 29 – Diagrama de Pareto da queima dos motores do ano de 2006..................47
Figura 30 – Diagrama de Pareto da queima dos motores do ano de 2007..................48
Figura 31 – Diagrama de Pareto da quantidade total de motores queimados.............48
Figura 32– Diagrama de Pareto das perdas de produção devido a queima de
motores........................................................................................................................49
Figura 33 – Diagrama de Pareto das queima de motores da ponte rolante.................49
v
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Especificações de Projeto e Características Operacionais da Máquina de
Lingotamento Contínuo Nº1 da CST ........................................................................... 16
Tabela 2 - Especificações de Projeto e Características Operacionais da Máquina de
Lingotamento Contínuo Nº2 da CST ........................................................................... 17
Tabela 3 - Análise dos valores de resistência de isolamento ...................................... 39
vi
GLOSSÁRIO
RCM: manutenção centrada na confiabilidade.
TPM: manutenção produtiva total.
JIT: manutenção “Just-in-Time”.
PA: Analisador preditivo.
MCM: Maintenance online condition monitoring ( monitorando as
condições de manutenção online).
CCM: Centro de controle de motores.
ETA´s: Estação de tratamento de água.
CST: Companhia Siderúrgica de Tubarão.
SISMANA: Sistema mecanizado de manutenção (software CST).
DEMAG: Empresa de equipamentos e linhas de processo para siderurgia
SCS: Sensor de corrente.
CLP: Controlador lógico programável.
LTQ: Laminação de Tiras à Quente.
vii
SUMÁRIO
DEDICATÓRIA ........................................................................................................... I
AGRADECIMENTOS .............................................................................................. II
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................... III
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................ IIIV
LISTA DE TABELAS..........................................................................................................V
GLOSSÁRIO ............................................................................................................. VI
SUMÁRIO ................................................................................................................ VII
RESUMO ..................................................................................................................... X
1 INTRODUÇÃO .............................................................................................. 11
2 CST E O LINGOTAMENTO CONTÍNUO [4] ........................................... 13
2.1 CST ................................................................................................................... 13
2.2 Apresentação e Funcionamento ........................................................................ 15
2.2.1 Panela de aço ........................................................................................... 18
2.2.2 Torre giratória .......................................................................................... 18
2.2.3 Válvula gaveta da panela de aço ............................................................. 18
2.2.4 Distribuidor ............................................................................................. 19
2.2.5 Válvula gaveta do distribuidor ................................................................ 19
2.2.6 Molde ....................................................................................................... 19
2.2.7 Segmentos ............................................................................................... 19
2.2.8 Máquina de corte ..................................................................................... 19
3 MANUTENÇÃO: MÉTODOS EXISTENTES E A INOVADORA
TECNOLOGIA [5] .................................................................................................... 20
3.1 Introdução ......................................................................................................... 20
3.2 Tipos de manutenção ........................................................................................ 21
3.2.1 Corretiva: ................................................................................................. 21
3.2.2 Preventiva: ............................................................................................... 21
3.2.3 Preditiva: ................................................................................................. 21
3.3 Onde aplicar a manutenção preditiva? .............................................................. 22
3.3.1 Análise de vibração: ................................................................................ 22
viii
3.3.2 Análise de fluídos: ................................................................................... 23
3.3.3 Termografia: ............................................................................................ 23
3.3.4 Análise por sinais elétricos: ..................................................................... 24
3.3.5 Análise on-line versus análise off-line: ................................................... 27
3.4 Qual método de manutenção preditiva deve ser utilizado? [6] ......................... 28
4 ANÁLISE DE FALHAS DOS MOTORES DA ÁREA DO
LINGOTAMENTO CONTÍNUO. ........................................................................... 29
4.1 Introdução ......................................................................................................... 29
4.2 Coleta de dados ................................................................................................. 30
4.3 Folha de coletas de dados ................................................................................. 30
4.4 Diagrama de Pareto ........................................................................................... 30
4.5 Análise das falhas ............................................................................................. 31
4.6 Diagrama de causa - efeito. ............................................................................... 35
4.7 Plano de Ação ................................................................................................... 36
5 MELHORIAS NAS MANUTENÇÕES FEITAS ATUALMENTE NO
LINGOTAMENTO CONTÍNUO QUE VALIDAM O ESTUDO REALIZADO.
[1] , [2] ,[3] .................................................................................................................. 37
5.1 Ações tomadas na manutenção para melhoria. ................................................. 37
5.2 Manuteção Preventiva: ...................................................................................... 37
5.2.1 Estabelecer número máximo para rebobinamento do motor. .................. 37
5.2.2 Contrato a empresa especializada em lubrificação. ................................ 37
5.2.3 Plano para troca de rolamentos por final de vida útil. [5] ....................... 38
5.2.4 Revisar padrões de manutenção em motores. ......................................... 38
5.2.5 Realizar medição de isolamento considerando a temperatura do motor.
[5] ..................................................................................................................... 39
5.2.6 Realizar medição de índice de polarização do motor. [5] ....................... 39
5.3 Manutenção Preditiva: ...................................................................................... 39
5.3.1 Manutenção preditiva em motores elétricos CA, rotor gaiola, por
análise de espectro de corrente. [1] .................................................................. 39
5.3.2 Instrumentalizar CCM´s para monitoração on-line dos motores ............ 40
ix
5.4 Equipamentos comprados e utilizados na manutenção ..................................... 41
5.4.1 Megger ou megômetro [8] ....................................................................... 41
5.4.2 Medidor de vibração [9] .......................................................................... 42
5.4.3 Sensores de vibração, temperatura e corrente para serem instalados nos
motores. ............................................................................................................ 44
5.4.4 Câmara Termográfica [13] ...................................................................... 45
6 CONCLUSÃO ................................................................................................ 47
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 51
ANEXOS ..................................................................................................................... 52
x
RESUMO
Este trabalho foi elaborado com o objetivo de realizar a análise crítica das
anomalias ocorridas nos motores do Lingotamento Contínuo durante 2005, propondo
soluções e implementando melhorias nas manutenções preventivas e preditivas dos
motores, a fim de criar um plano de ação para questionar as causas básicas que geram
a queima dos motores.
A metodologia empregada teve como base a analise dos motores do
Lingotamento Contínuo que geraram mais de uma ocorrência e/ou que provocaram
paradas de equipamento e produção.
11
1 INTRODUÇÃO
Além de serem um patrimônio ativo da empresa, os motores elétricos
representam ponto crítico de atenção em relação à estabilidade operacional. Por
exemplo, a cada um minuto de perda de produção, corresponde à perda de
U$$2.000,00 para a CST. Assim sendo, estes equipamentos merecem sem dúvida uma
gestão correta, pautada nos critérios mais modernos de controles da manutenção.
O conceito de falha ou quebra zero é considerado uma utopia, no entanto,
através da aplicação de políticas de manutenção com metas definidas, gerando plano
de ações para cada ocorrência é possível conseguir uma significativa redução das
falhas nos mesmos.
Diante do quadro de queima de motores na área do Lingotamento Contínuo da
CST, foi proposto este projeto com o objetivo de realizar uma coleta de dados, fazer a
análise das falhas dos motores e realizar um plano de ação para cada problema
apontado.
Também é objetivo deste projeto realizar um estudo de viabilidade da compra
de equipamentos para acompanhamento on line das variáveis do motor (corrente,
tensão, temperatura), pois anteriormente este acompanhamento era feito somente na
área com motor em operação. Com o acompanhamento on line é possível atingir o
principal objetivo, que é empregar técnicas preditivas a fim de acompanhar as causas.
A metodologia empregada tem como base a análise dos motores do
Lingotamento Contínuo que geram mais de uma ocorrência e/ou que provocam
paradas de equipamento e produção.
O trabalho será dividido em cinco partes distintas, a saber:
No capítulo 2 será feito uma descrição da CST e do processo de Lingotamento
Contínuo. No capítulo 3 são descritos os tipos de técnicas de manutenções existentes.
No capítulo 4 são feitas as análises das falhas dos motores da área de Lingotamento
Contínuo. No capítulo 5 são apresentadas as melhorias de Manutenção Preventiva e
Preditiva aplicadas aos motores do Lingotamento Contínuo. E finalmente
apresentamos no capítulo 6 a conclusão deste projeto.
12
Viabilidade do Projeto
Todos os equipamentos e materiais a serem utilizados neste projeto serão
fornecidos pela CST – Companhia Siderúrgica de Tubarão.
13
2 CST E O LINGOTAMENTO CONTÍNUO [4]
2.1 CST
A CST – Companhia Siderúrgica de Tubarão foi constituída em junho de
1976. Porém suas operações iniciaram em novembro de 1983. A CST é a maior
produtora mundial de semi-acabados, sendo estes tiras a quente e placas de aço. A
maior parte da sua produção é destinada à exportação.
A usina da CST é do tipo integrado, produzindo o aço a partir do
processamento direto de matérias-primas básicas, como o minério de ferro, carvão
mineral e calcário.
O ciclo operacional compreende cinco fases básicas mostradas na Figura 1.
Preparação das matérias-primas.
A preparação das matérias-primas compreende o recebimento e despacho do
carvão, do minério de ferro, das pelotas e outros materiais. O carvão é destinado à
coqueria, para a fabricação do coque. O minério e outros materiais são destinados à
Sinterização para a fabricação do sinter. As pelotas são destinadas diretamente para o
Alto Forno, que junto com outros materiais compõe a carga destinada à fabricação do
ferro gusa.
Produção do ferro gusa.
O Alto Forno é o equipamento destinado à fabricação do ferro gusa. O
carregamento dos materiais básicos como coque, sinter e pelotas, é feitos pelo seu
topo, enquanto que pela parte inferior é insuflado ar quente. O contato do ar quente
com o coque produz gases em alta temperatura. Estes gases em contato com a carga de
minério provocam sua redução e fundição, originando assim o ferro gusa.
Produção do aço.
O ferro gusa produzido no Alto Forno é transportado através de Carros
Torpedos e destinado à Aciaria para a fabricação do aço. O processo de fabricação do
aço se dá com o sopro de oxigênio no gusa líquido, onde ocorre a oxidação dos
elementos como carbono, fósforo, silício, manganês, produzindo assim o aço.
14
Produção de placas.
O processo de fabricação de placas da CST utiliza a tecnologia do
lingotamento contínuo, no qual o aço líquido sofre um resfriamento e solidificação em
processo contínuo. Este processo se dá em molde vazado com perfil pré-determinado.
Produção de bobinas de tiras à quente.
A fabricação de bobinas de tiras à quente utiliza o processo de laminação.
Partes das placas produzidas no Lingotamento Contínuo são enviadas ao processo de
Laminação de Tiras à Quente, onde sofrem um reaquecimento, e depois são destinadas
ao laminador para a produção das bobinas de tiras à quente.
Figura 1 - Fluxograma Operacional da CST.
Fonte: CST
15
Sendo a placa de aço um dos produtos finais destinados aos
clientes, a necessidade de controle de qualidade é exigida durante todo o processo de
fabricação desta no Lingotamento Contínuo.
O processo de fabricação de placas da CST utiliza a tecnologia do
lingotamento contínuo, no qual o aço líquido sofre um resfriamento e solidificação em
processo contínuo. Este processo se dá em molde vazado com perfil pré-determinado.
2.2 Apresentação e Funcionamento
A CST possui atualmente três máquinas de lingotamento contínuo.
O processo de lingotamento contínuo está ilustrado na Figura 2, onde são
mostrados seus principais equipamentos.
Figura 2 – Processo do lingotamento contínuo.
Fonte: CST
As especificações de projeto e características operacionais das máquinas de
lingotamentos contínuos da CST estão representadas nas Tabelas 1 e 2.
16
Máquina de Lingotamento Contínuo nº 1
Fornecedor: Mannesmann Demag.
Tipo: Dois veios, molde curvo e desdobramento progressivo.
Início de operação: Abril/1995
Capacidade anual: nominal = 1.800.000 t /ano ; real = 2.400.000 t /ano
Dimensões da placa
Espessura: 200,225 e 250 mm
Largura: 800 a 1650 mm
Comprimento: 5000 a 12500 mm
Raio de lingotamento
10,5 m
Comprimento metalúrgico
30,5 m
Distribuidor
Capacidade: 45 t
Controle de fluxo: Válvula gaveta
Molde
Sistema de oscilação eletro-mecânico
Comprimento: 900mm
Sistema de resfriamento: Ar misto
Segmento: Rolos segmentados
Tabela 1 - Especificações de Projeto e Características Operacionais da Máquina de Lingotamento
Contínuo Nº1 da CST
Fonte: CST
17
Máquina de Lingotamento Contínuo nº 2
Fornecedor: Mannesmann Demag.
Tipo: Dois veios, molde vertical-curvo e desdobramento progressivo.
Início de operação: Fevereiro/1998
Capacidade anual: nominal = 2.400.000 t /ano ; real = 2.800.000 t /ano
Dimensões da placa
Espessura: 200,225 e 250 mm
Largura: 750 a 1050 mm (twin),
1050 a 2100(single)
Comprimento: 5000 a 12500 mm
Raio de lingotamento
9,01 m
Comprimento metalúrgico
35,2 m
Distribuidor
Capacidade: 60 t
Controle de fluxo: Válvula gaveta
Molde
Molde ressonante
Comprimento: 900mm
Sistema de resfriamento: Ar misto
Segmento: Rolos segmentados
Tabela 2 - Especificações de Projeto e Características Operacionais da Máquina de Lingotamento Contínuo Nº2
da CST
Fonte: CST
18
2.2.1 Panela de aço
Tem como função básica o transporte e armazenamento de aço da aciaria para
o lingotamento contínuo; possui um sistema de válvula tipo gaveta em sua parte
inferior responsável pelo controle de fluxo de aço destinado ao lingotamento contínuo.
2.2.2 Torre giratória
Equipamento destinado à sustentação da panela de aço durante o processo de
lingotamento. Possui dois braços de sustentação, permitindo que enquanto uma panela
de aço está em processo de lingotamento a outra fique na condição de espera. Quando
do final do aço da panela em lingotamento, através de um giro de 180 graus, é feita a
troca da panela vazia pela cheia, dando assim continuidade ao processo.
2.2.3 Válvula gaveta da panela de aço
Equipamento instalado na parte inferior da panela de aço responsável pelo
controle da vazão do aço da panela de aço para o distribuidor. O controle da vazão se
dá através do deslocamento das placas sobrepostas (placas deslizantes), conforme
mostra o desenho em corte da Figura 3.
Figura 3 – Válvula gaveta da panela de aço.
Fonte: CST
19
2.2.4 Distribuidor
Equipamento instalado entre a panela de aço e o molde, tem como finalidade
principal distribuir o aço entre os veios da máquina, proporcionando condições de
controle e vazão do aço para os moldes e também manter a continuidade do processo
durante as trocas de panelas de aço.
2.2.5 Válvula gaveta do distribuidor
Válvulas localizadas nos extremos do distribuidor sendo uma por veio, que
tem função de controlar a vazão de aço para os moldes.
2.2.6 Molde
Destina-se a solidificação inicial da placa e a definição de sua forma e
dimensões. Grande parte da qualidade da placa está diretamente relacionada com o
funcionamento do molde. O molde é composto de placas de cobre, que são
refrigeradas internamente, através de circulação de água, para extrair o calor
proveniente do contato com aço líquido. Por este sistema o molde processa a
solidificação de uma pele de aço que suporta a massa líquida; esta solidificação avança
à medida que a placa desce na máquina.
2.2.7 Segmentos
Conjunto de rolos, cuja função é amparar a pele solidificada evitando que a
mesma se deforme ou se rompa devido à pressão ferrostática da coluna do aço líquido
do molde. As máquinas da CST possuem quatorze segmentos. Cada segmento, a partir
do segmento segundo, possui o seu rolo central superior motorizado e articulado, tendo
a função de extrair as placas de aço.
2.2.8 Máquina de corte
Efetua o corte automático das placas, através de maçaricos alimentados por
gás natural e oxigênio. Os comprimentos das placas são de tamanhos variados, (no
mínimo cinco metros e no máximo doze metros e meio).
20
3 MANUTENÇÃO: MÉTODOS EXISTENTES E A
INOVADORA TECNOLOGIA [5]
3.1 Introdução
Os motores são o centro da maioria dos processos de produção. Por este
motivo essas máquinas merecem preocupações adicionais para se aumentar a
confiabilidade do processo produtivo. Assim, muitas técnicas têm sido desenvolvidas
com o propósito de monitorar o comportamento e o desempenho do motor.
Entende-se por monitoração da condição de máquinas elétricas o processo
contínuo de avaliação da saúde do equipamento durante toda a sua vida útil.
A principal função de um sistema de monitoração preditivo é reconhecer o
desenvolvimento de falhas ainda em um estado inicial. Quanto mais prematura for a
detecção da falha, mais fácil para o departamento de manutenção agendar uma parada
programada para a correção do problema.
O processo de monitoração contínua da condição de máquinas elétricas vitais
para o processo de produção traz benefícios significantes para a empresa. Os principais
benefícios são: maior eficiência do processo produtivo, redução das perdas por paradas
não-programadas, aumento da vida útil do equipamento e criação de um histórico de
falhas.
Nos últimos anos, têm-se discutido amplamente a gerência de manutenção
preditiva. Tem-se definido uma variedade de técnicas que variam desde o
monitoramento da vibração até imagens em infravermelho. A manutenção preditiva,
tem sido reconhecida como uma técnica eficaz de gerenciamento de manutenção.
Outras terminologias tem surgido como ferramentas de gerência de
manutenção, estes novos termos : RCM (manutenção centrada na confiabilidade),
TPM (manutenção produtiva total) e JIT(manutenção “Just-in-Time”) são apresentadas
como substitutas à manutenção preditiva e a solução definitiva aos seus altos custos de
manutenção.
21
3.2 Tipos de manutenção
Quando falamos da manutenção em uma indústria, seja de sistemas elétricos
ou mecânicos, costumamos separá-las em três tipos:
3.2.1 Corretiva:
A manutenção é feita apenas quando um equipamento quebra ou para de
funcionar. Esta manutenção não é a indicada pois: Em equipamentos de grande
importância na planta industrial, este é um método caro e pouco funcional.
Gera paradas não programadas causando manutenções emergenciais, pagando
mais caro tanto pelos materiais a serem substituídos quanto pela mão-de-obra.
Além disso, esta parada reduz os índices de performance da produção da
empresa e podem provocar grandes prejuízos financeiros com atrasos, cancelamentos
de pedidos, entre outros.
3.2.2 Preventiva:
Consiste em programar revisões ou troca de componentes baseados no fator
tempo de utilização. É muito eficaz para problemas simples, porém não resolve
degradações relacionadas a má utilização de componentes ou componentes com vida
útil menor do que a esperada.
Depende muito dos tempos de utilização adotados para troca (normalmente
baseados em estimativas ou levantamentos empíricos), uma vez que se forem
subestimados poderão ocorrer problemas no processo e se forem superestimados
haverá desperdício na troca de um componente que ainda não chegou ao final de sua
vida útil.
3.2.3 Preditiva:
É a maneira mais inteligente de se realizar a manutenção, porém, devido ao
seu custo, é mais aplicável a processos essenciais de uma planta industrial.
Consiste em monitorar os parâmetros (como exemplo elétricos: corrente,
tensão, potência e mecânicos:temperatura, vibração) de forma a ser possível identificar
se o sistema está funcionando da maneira correta ou não.
Para exemplificar a eficácia deste método, basta dizermos que com ele é
possível detectar qual componente de um complexo sistema está com defeito, bem
22
como prever em quanto tempo ocorrerá uma parada se não for feita uma
intervenção.
Existem diversas formas – baratas e caras – de se realizar a manutenção
preditiva, sendo que sua eficácia dependerá sempre da especialização e conhecimento
técnico do pessoal de manutenção envolvido.
Nos últimos tempos, nota-se uma mudança de postura nas indústrias: a
manutenção não é mais encarada como um mero gasto, mas sim como um
investimento que garante a confiabilidade da planta e reduz paradas não programadas,
que são as grandes vilãs do planejamento de uma indústria.
3.3 Onde aplicar a manutenção preditiva?
A manutenção preditiva é aplicável a qualquer processo industrial, seja um
processo elétrico, mecânico ou eletro-mecânico.
Em uma planta industrial os três tipos de manutenção (corretiva, preventiva e
preditiva) sempre conviverão juntos, cada um relacionada à importância daquele
processo dentro da planta industrial.
Por exemplo: que sentido faz gastar-se milhares de reais na manutenção
preditiva de uma pequena bomba utilizada para irrigar o jardim? Já uma outra pequena
bomba (talvez com o mesmo valor comercial) que seja utilizada para bombear o óleo
de lubrificação de uma grande máquina pode merecer a atenção da manutenção
preditiva, uma vez que sua quebra pode interromper todo um processo de produção e
até mesmo ocasionar danos a máquina que é lubrificada.
Em suma, a definição da aplicação da manutenção preditiva depende da
importância do processo a ser monitorado.
A seguir os métodos mais conhecidos, sua eficácia e relação custo/benefício.
3.3.1 Análise de vibração:
É baseada em um sensor mecânico (normalmente um acelerômetro) que emite
sinais elétricos variados conforme a vibração do sistema
Com o uso de um analisador de vibrações (conectado a este acelerômetro) é
possível diagnosticar falhas do sistema e definir se as mesmas estão dentro de um nível
23
tolerável ou não. Existem inclusive normas que definem o que é uma
vibração aceitável.
O analisador de vibração é ilustrado na Figura 4.
Obviamente, esta técnica depende da habilidade do operador em posicionar o
sensor mecânico (em uma análise o sensor sempre é posicionado em diversos locais),
excluir possíveis vibrações externas e analisar o resultado da forma correta, o que
demanda conhecimento do processo a ser analisado.
Figura 4 – Analisador de vibração.
Fonte: WEG
3.3.2 Análise de fluídos:
Baseia-se em analisar os lubrificantes utilizados nas partes mecânicas do
processo. Através da análise de sua viscosidade e de fragmentos encontrados, é
possível detectar a degradação do sistema.
É mais aplicável para apontar defeitos mecânicos e requer especialista para
a análise, bem como métodos químicos para a execução da mesma.
3.3.3 Termografia:
É a análise pela diferença de temperatura (e sobreaquecimentos) em
sistemas elétricos e mecânicos.
Este método bastante eficaz, embora as câmeras utilizadas para
obterem-se imagens detalhadas custem caro e requeiram uma certa experiência para
sua operação.
24
É um método muito interessante para se detectar degradação em
isoladores, parafusos de conexão, conectores e contatoras e disjuntores, pois os
defeitos nestes tipos de componente causam grande variação de temperatura.
A título ilustrativo a Figura 5 mostra a imagem obtida de uma câmera
termográfica.
Figura 5 – Imagem obtida através de uma câmera termográfica.
Fonte: WEG
O uso de coletores de dados, isto é, a análise feita de tempos em tempos
(como é comum na análise de vibrações e na termografia) apresenta um grande
problema: se o intervalo for muito grande ou uma falha se desenvolver rapidamente
entre estes intervalos, não será possível a detecção ou, se a detecção ocorrer, será
muito tardia.
3.3.4 Análise por sinais elétricos:
Existem diversos métodos de se analisar a condição de um sistema eletro-
mecânico através dos sinais elétricos.
Em geral, os sistemas costumam adotar a análise do espectro da corrente,
que contém, embora de forma um pouco diferente, as mesmas informações existentes
em um espectro obtido por um analisador de freqüência.
Este tipo de análise pode ser feito tanto de forma off-line (coletor de
dados) quanto on-line, sendo o método tradicional pela análise da espectro de corrente.
25
Esta análise baseia-se no princípio de que a corrente do motor sempre
sofrerá alterações quando houver alguma falha elétrica ou mecânica, ou mesmo uma
modificação da forma de trabalho do sistema.
A análise pelo espectro de corrente, no entanto, não é imune as
constantes variações elétricas presentes nas redes de energia, em especial em regiões
remotas.
A Figura 6 a título ilustrativo representa o espectro de corrente de um motor
em duas condições diferentes de trabalho
Figura 6 – Espectro de corrente de um motor em duas condições diferentes de trabalho.
Fonte: WEG
A novidade nesta área da manutenção preditiva é a tecnologia MCM
(Maintenance online condition monitoring), utilizada no analisador preditivo PA
fabricado pela KRON Instrumentos Elétricos, ilustrado na Figura 9. O método MCM
baseia-se no princípio de detecção de falhas através do modelamento matemático. [6]
26
É um método muito eficaz, pois se baseia na correlação
entre tensão e corrente e, com isso, permite monitorar tanto o funcionamento mecânico
quanto elétrico do sistema monitorado.
O uso da correlação torna este método imune a variações da rede
elétrica e não existe a detecção de falsos alarmes. Além disso, pelo fato de toda a
análise ser feita no equipamento, não há nenhuma dependência a um sistema externo
de aquisição.
Em todas as análises feitas por sinais elétricos há imunidade a
vibrações externas e, no sistema MCM, o operador não necessita ser um especialista,
pois o equipamento se encarrega da análise e da formulação de um status.
Como sensores, são comumente utilizados sensores de efeito hall,
transformadores de corrente, divisores resistivos e transformadores de potencial.
Visando operar com sistema de alta eficiência e baixo custo, o analisador preditivo
trabalha com TCs (transformadores de corrente) e TPs (transformadores de potencial)
como sensores, ilustrados nas Figura 7 e Figura 8.
Figura 7 – Transformador de corrente.
Fonte: WEG
Figura 8 – Transformador de potencial.
Fonte: WEG
Outra vantagem adicional é a possibilidade de utilização em atmosferas
agressivas ou em motores inacessíveis aos outros métodos (exemplo: bombas
submersas).
27
Figura 9 – Analisador preditivo – PA.
Fonte: KRON
3.3.5 Análise on-line versus análise off-line:
Em geral, as análises também podem ser divididas entre as que são feitas de
forma on-line (monitoramento contínuo) e as feita de forma off-line (coletores de
dados). O gráfico da Figura 10 abaixo mostra a título ilustrativo, o comportamento de
evolução de uma falha elétrica ou mecânica.
Figura 10 – Evolução de uma falha elétrica ou mecânica.
Fonte: WEG
Conforme pode se notar, a análise off-line tem intervalos regulares que, muitas
vezes, ocasionam a detecção do problema em um estágio muito avançado ou
simplesmente o problema evolui e se transforma em uma parada antes mesmo da
análise ser feita.
28
Já com o monitoramento on-line, isto não ocorre, uma vez que o
sistema está sendo continuamente monitorado.
3.4 Qual método de manutenção preditiva deve ser utilizado? [6]
Em geral, não existe uma receita infalível para uma determinada aplicação. O
que é recomendável é um “mix” de todas as manutenções e métodos aqui citados.
Por ser um equipamento de baixo custo (abaixo de US$ 2.000), o PA é uma
excelente alternativa aos métodos tradicionais, uma vez que:
Sua instalação é simples. O PA pode ser instalado no CCM, na porta do
painel, e possui dimensional compacto de 96x96mm;
É um equipamento completo: além da função preditiva, o PA incorpora
também medições de tensão, corrente e potências.
Permite aplicação de rateio de custos: monitora também o consumo de
energia, permitindo que o gasto com energia elétrica seja incorporado ao controle de
custos da empresa.
Funciona de forma contínua e independe de sistemas ou softwares externos.
Pode ser integrado ao sistema de automação existente na empresa.
Fornece um status que permite analisar se o sistema está funcionamento
corretamente ou se existe uma falha, permitindo, inclusive, determinar a gravidade
desta falha.
No momento em que o PA detectar um problema, é utilizada a análise de
vibração ou termografia para se avaliar em qual parte do sistema está o problema, bem
como sua extensão e solução.
A tecnologia MCM utilizada pelo PA não é substituta da análise de vibração
ou termografia, mas sim um eficaz complemento, bom custo/benefício e fácil
operação.
29
4 ANÁLISE DE FALHAS DOS MOTORES DA ÁREA DO
LINGOTAMENTO CONTÍNUO.
4.1 Introdução
Para conhecer os motivos pelos quais os motores de um parque fabril estejam
queimando, quebrando ou falhando é preciso relatar, pelo menos durante algum tempo,
as queimas desses motores, com o objetivo de descobrir as causas ou falhas crônicas
que envolvem o problema.
A partir disso, é preciso tomar medidas corretivas necessárias diretamente nas
causas dessas falhas crônicas, para evitar futuras repetições do fato.
Por exemplo, quando um motor é queimado devido ao eixo do rotor ter
quebrado, em geral, é costume soldar o eixo e usiná-lo ( o eixo do motor pode ficar
desbalenceado com isso), quando o mais acertado é a substituição do rotor, para que
não haja possibilidades do eixo quebrar novamente danificando o motor. Neste caso,
também é necessário verificar as causas da quebra se foi carga mecânica excessiva ou
excesso de vibração no equipamento, sanando o problema e eliminando futuras
ocorrências.
A quantidade de fatores que podem levar à queima de um motor elétrico é
muito grande.
Na prática podemos subdividir os principais defeitos motivadores de queimas
em apenas seis alíneas:
- Sobrecarga;
- Curto entre- espiras ou contra a massa;
- Falta de fase;
- Quebra do rolamento;
- Umidade;
- Outros.
30
4.2 Coleta de dados
Para o ensaio de campo de motores estes valores são básicos, visando obter
dados para avaliação dos equipamentos, permitindo a programação de intervenções,
impedindo que haja paradas não programadas.
Assim devemos padronizar o retorno de dados e forma de coleta.
Para os motores deve-se preparar uma planilha de dados, com os valores a
serem verificados, dados relativos aos equipamentos, e dados do momento da
avaliação, com nome do executante e dia, para permitir sanar qualquer dúvida sobre o
teste de campo.
Para sistematizar esta coleta de dados padroniza-se a ficha de dados, que
deverá ser preenchida de forma mais clara possível.
No estudo deste projeto foram priorizados os motores que geraram paradas de
produção, os de maior relevância e os que obtiveram ocorrências repetitivas.
4.3 Folha de coletas de dados
Essa ficha serve para permitir perfeita identificação do equipamento,
prioridade de execução do serviço, destino, motivo da retirada, serviços executados e
situação do processo operacional, ilustrada no anexo A.
Uma vez preenchidos os dados desta ficha deverá ser inserida em um sistema
de armazenamento de dados.
São Anotados a data e responsável pelas medições, para sanar as dúvidas que
possam vir a surgir sobre a manutenção. E os relatórios gerencias de manutenção, onde
são registradas as perdas de produção do processo com seus motivos).
4.4 Diagrama de Pareto
A primeira etapa do trabalho constitui-se na coleta de informações dos dados
dos motores que geraram parada de equipamento ou de produção no lingotamento
contínuo nos ano de 2005.
No ano de 2006 foi o ano de estudo da viabilidade das técnicas preventivas e
preditivas.
31
E o ano de 2007 está sendo o ano de retorno das metodologias
estudadas e verificação dos resultados esperados.
Estes dados foram estratificados por área, por ocorrência de repetição e por
motores de grande relevância.
Após a estratificação realizou-se um Diagrama de Pareto para cada área,
representado na Figura 11.
O Diagrama de Pareto é um gráfico de barras que ordena as frequências das
ocorrências, da maior para a menor, permitindo a priorização dos problemas. Mostra
ainda a curva de percentagens acumuladas. Sua maior utilidade é a de permitir uma
fácil visualização e identificação das causas ou problemas mais importantes,
possibilitando a concentração de esforços sobre os mesmos.
Figura 11 – Diagrama de Pareto da queima de motores no lingotamento contínuo no ano de 2005.
Fonte: CST
4.5 Análise das falhas
a) Motor queimado – Mesa de rolos.
Motivos das queimas: em relação a mão de obra: deficiência na execução das
manutenções periódicas dos freios; em relação ao método: alto período entre
manutenções nos freios; regulagem inadequada dos bicos spray de refrigeração das
mesas de rolos( ilustrado Figura 12); em relação a máquina: sistema de amortecedores
dos redutores inadequados(Figura 13 e 14); acoplamentos entre motor/redutor
deficientes; sistema de frenagem inadequada para a aplicação; em relação ao meio
24
86
3 2
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00 Mesas de Rolos
Pontes Rolantes
ETAs
Exaustores
Pré-Aquecedores
32
ambiente: água incidindo nos motores oriunda da refrigeração dos rolos das mesas
causando baixo isolamento e corrosão nas carcaças.
Figura 12 – Água spray de refrigeração dos rolos molhando os motores.
Fonte: CST
Figura 13 – Tirante de fixação solto.
Fonte: CST
33
Figura 14 – Amortecedor quebrado.
Fonte: CST
b) Motor queimado – Ponte rolante.
Motivos das queimas: em relação a mão de obra: manutenção inadequada no
painel de acionamento do motor da Unidade Hidráulica 44PR02; em relação ao
método: 44PR02 não projetada originalmente para ritmo operacional atual , causando
elevação de temperatura nos motores da elevação; em relação a máquina: material de
fabricação de porta-escovas inadequado 44PR01; escovas fabricadas fora das
dimensões padronizadas ilustrado na Figura 15; em relação ao projeto: Sistema de
controle de velocidade das pontes DEMAG inadequado; talhas DEMAG não possuem
relés térmicos.
Figura 15 – Escovas com dimensões fora do padrão causando agarramento nos porta-escovas.
Fonte: CST
34
c) Motor queimado – ETA´S.
Motivos das queimas: em relação ao método: regulagem indevida nas válvulas
manuais das bombas ilustrado na Figura 16, causando sobrecarga nos motores; em
relação a máquina: elementos térmicos danificados, não protegendo os motores por
sobrecarga; em relação ao projeto: erro no projeto de cálculo dos elementos térmicos
de alguns motores; erro no projeto do cálculo da potência dos motores versus a vazão
das bombas; em relação à medição: Inexistência de instrumentos para medição
preditiva on-line, dificultando diagnose.
Figura 16 – Regulagem indevida nas válvulas manuais das bombas.
Fonte: CST
d) Motor queimado – Exaustores.
Motivos da queima: em relação a mão de obra: Falha na montagem do
conjunto mancal/rolamento do motor ; em relação ao método: Inexistência de critérios
definidos para regulagem do damper de exaustão; Desconhecimento do
comportamento da vida útil do motor em relação a temperatura e classe de trabalho;
em relação a máquina: rolamento do motor inadequado do para o tipo de acionamento
em relação ao projeto: Projeto original eletromecânico do sistema de exaustão
inadequado ilustrado na Figura 17; em relação a medição: Motor com carcaça
subdimensionada para a potência requerida.
35
Figura 17 – Sistema de acionamento por polias.
Fonte: CST
e) Motor queimado – Pré – Aquecedores.
Motivos da queima: em relação ao método: desconhecimento do
comportamento da vida útil do rolamento do motor; em relação ao projeto:
projeto do rotor do exaustor do motor do pré-aquecedor inadequado ilustrado
na Figura 18.
Figura 18 – Rotor do exaustor muito pesado, causando desbalanceamento no motor e queima.
Fonte: CST
4.6 Diagrama de causa - efeito.
Na segunda etapa elaborou-se um diagrama de causa - efeito para cada motor
identificado no diagrama de Pareto, com intuito de visualizar o quadro que gerou a
queima do motor.
O Diagrama de Ishikawa ou Espinha-de-peixe é uma ferramenta utilizada pela
Administração para o Gerenciamento e o Controle da Qualidade (CQ) em processos
diversos. Originalmente proposto pelo engenheiro químico Kaoru Ishikawa em 1943 e
36
aperfeiçoado nos anos seguintes. Também é conhecido como: diagrama
causa-efeito. Este diagrama é também conhecido como 6M pois, em sua estrutura,
todos os tipos de problemas podem ser classificados como sendo de seis tipos
diferentes: Método, matéria-prima, mão-de-obra, máquina,medição e meio ambiente.
No Anexo B apresenta-se a título ilustrativo o diagrama de causa-efeito dos
motores da mesa de rolos.
4.7 Plano de Ação
Por fim para cada caso apontado após o levantamento da causa e estudo do
que gerou a queima, foi elaborado um plano de ação.
O plano de ação é composto por uma série de providências / tarefas a serem
efetuadas a partir de um planejamento.
Num plano de ação as providências são devidamente priorizadas e listadas por
ordem cronológica.
Deve constar também no plano de ação:
- quem é o responsável pela execução;
- qual o prazo e/ou data limite para a sua conclusão;
- quais os recursos necessários.
No anexo C a titulo ilustrativo o plano de ação para os motores da mesa de
rolos.
37
5 MELHORIAS NAS MANUTENÇÕES FEITAS ATUALMENTE
NO LINGOTAMENTO CONTÍNUO QUE VALIDAM O ESTUDO
REALIZADO. [1] , [2] ,[3]
5.1 Ações tomadas na manutenção para melhoria.
Após o levantamento dos motores queimados, estudo das causas que levaram a
queima e a tomada do plano de ação realizou-se um estudo das técnicas preditivas que
melhor se enquadrava em cada caso, a fim de obter nos anos conseguintes um
resultado satisfatório para que as ocorrências não acontecessem novamente.
Estas ações dizem tanto no que diz a chamada manutenção preventiva, quanto
na preditiva. Das técnicas usadas a saber:
5.2 Manuteção Preventiva:
5.2.1 Estabelecer número máximo para rebobinamento do motor.
O excesso de rebobinamento nos motores leva à perda de eficiência,
diminuição progressiva da vida útil (queima com maior facilidade) e ao aumento das
perdas em energia elétrica.
Para o lingotamento contínuo foi estabelecido que o número máximo de
rebobinamentos que um motor pode sofrer é: 5 . (Segundo literatura técnica, em cada
rebobinamento perde-se em torno de 2% do rendimento do motor). [7]
O número de rebobinamentos igual a 5 foi estabelecido pela oficina elétrica da
CST, por motivos internos da empresa, em uma outra empresa este valor pode ser
maior ou menor.
5.2.2 Contrato a empresa especializada em lubrificação.
O Departamento de Manutenção de Controle de Processo contratou
a empresa HILUB, especializada em lubrificação para realizar todo gerenciamento do
processo de lubrificação de motores, conforme padrão técnico interno da empresa CST
38
“ Plano de Lubrificação de Mancais de Rolamento, Lubrificados a Graxa,
de Motores Elétricos”.
5.2.3 Plano para troca de rolamentos por final de vida útil. [5]
Elaborar plano de manutenção no SISMANA para troca dos rolamentos por
final de vida útil orientado pelos manuais do fabricante e/ou pelo Padrão Técnico
interno da empresa CST: “Requisitos técnicos para elaboração de plano de inspeção
preditiva de motores elétricos de indução”.
Na Figura 19, a maneira de como se dá a medição em relação ao motor no
campo.
Figura 19– Pontos de medição e direções para máquinas de altura de eixo igual ou superior a 56 mm e igual ou
inferior a 400 mm.
Fonte: CST
5.2.4 Revisar padrões de manutenção em motores.
Revisar padrões de manutenção, acrescentando informações / recomendações
técnicas contidas nos manuais do fabricante e “Requisitos técnicos para elaboração de
plano de inspeção preditiva de motores elétricos de indução”.
39
5.2.5 Realizar medição de isolamento considerando a temperatura do motor. [5]
Sendo: Tenrol = temperatura do enrolamento (ºC)
Temos: Fator de correção = 2( Tenrol – 40 ) / 10
Logo: Resistência de isolamento (40ºC) = Fator de correção x Resistência de
isolamento medida.
5.2.6 Realizar medição de índice de polarização do motor. [5]
Realizar medição de índice de polarização do motor, conforme critérios
definidos no Padrão Técnico: “Requisitos técnicos para elaboração de plano de
inspeção preditiva de motores elétricos de indução”.
Na Tabela 3 são demonstrados os critérios para análise de resistência de
isolamento.
Tabela 3 – análise dos valores de resistência de isolamento.
5.3 Manutenção Preditiva:
5.3.1 Manutenção preditiva em motores elétricos CA, rotor gaiola, por análise de
espectro de corrente. [1]
Plano de manutenção no SISMANA para manutenção preditiva em motores
40
elétricos CA, rotor gaiola, por análise de espectro de corrente ilustrado na
Figura 20.
Esta técnica visa monitorar os problemas encontrados no motor via análise do
espectro da corrente.
Figura 20 – Análise de espectro de corrente.
5.3.2 Instrumentalizar CCM´s para monitoração on-line dos motores
A idéia de intrumentalizar CCM´s é para que o operador tenha acesso ao que
está ocorrendo com o motor on-line. Isto significa que ele não precisa esperar a
manutenção preventiva na qual o operador vai a campo com o motor parado, para
obter dados sobre o mesmo. Esta técnica que leva o operador a campo nas paradas
preventivas nem sempre são satisfatórias porque não revelam o que ocorreu com o
motor durante todo o tempo de operação. E também dependendo do momento se no
ínicio da parada ou se passou um tempo que ele foi desligado, os dados também
podem ser distorcidos do real.
41
Portanto esta técnica de empregar ferramentas que registram a todo o tempo,
via sala de controle os dados, podendo também armazenar para análise posterior.
Neste ponto as variáveis monitoradas são: Corrente, tensão, temperatura,
vibração.
5.4 Equipamentos comprados e utilizados na manutenção
5.4.1 Megger ou megômetro [8]
Mede a resistência de isolamento dos motores.
O megômetro digital (ilustrado na Figura 21) é um medidor de resistência de
isolação de fácil uso, podendo operar com tensões de 100, 250, 500 e 1000 V,
permitindo a medição até 1000 megaohms.
Permite o uso como voltímetro AC para tensões até 750V e como ohmímetro
para baixas resistências usado para testes de enrolamentos de motores, bobinas,
lâmpadas e outros.
Este megômetro digital tem ajuste de zero automático, proteção de sobrecarga
e circuito de descarga de alta tensão também automático, permitindo a operação de
maneira segura sem os indesejáveis choques elétricos.
Figura 21 – Megômetro.
Fonte: IMPAC
42
5.4.2 Medidor de vibração [9]
Instrumento digital portátil com display LCD de 3 1/2 dígitos (ilustrado na
Figura 22). Realiza medidas de velocidade e acelaração RMS de vibração. Possui
memória para máximo e mínimo e saida RS-232 para conexão ao computador.
Características Técnicas:
• Escala de Velocidade: 0,5 a 199,9mm/s
• Escala de Aceleração: 0,5 a 199,9m/s2
• Display de cristal líquido (LCD) de 3 1/2 dígitos
• Precisão: ± 5% + 2 dígitos
• Calibração: 159Hz, 10m/s ± 5%
• Escala de freqüência: 10Hz a 5KHz
• Data hold: Congela a leitura no display
• Peak hold: Memória de máximo (pico)
• Memória: Máx. e mín
• Interface serial: RS-232
• Tempo de resposta: Aprox. 0.5 seg.
• Desligamento: Automático ou manual
• Sensor de vibração separado do aparelho
• Temperatura de operação: 0 a 50ºC
• Umidade de operação: Máx. 80% RH
• Alimentação: 1 bateria de 9V
• Dimensões: 180 x 72 x 32 mm
• Peso: 230 gramas.
43
Figura 22 – Medidor de vibração.
Fonte: Instrutherm.
Os próprios técnicos de predição elétrica utilizam os medidores de vibração
portáteis durante a rotina de inspeção para realizar o acompanhamento da tendência de
vibração dos motores e não mais os técnicos de predição mecânica (ilustrado na Figura
23).
Figura 23 – Medidor de vibração.
Fonte: CST.
Vibração Radial
Vibração Axial
44
5.4.3 Sensores de vibração, temperatura e corrente para serem instalados nos
motores.
a) Sensor de vibração
Para experimentação e desenvolvimento de medidores e alarmes de vibração.
Trata-se dum dispositivo piezo-elétrico de baixo custo: usa um material
cerâmico que gera uma tensão quando sujeito a uma aceleração segundo um dado eixo,
ilustrado na Figura 24. [10]
Figura 24 – Sensor de vibração.
Fonte: ELAB LDA
b) Sensor de temperatura – PT 100
Os sensores de temperatura são utilizados para monitorar a temperatura dos
enrolamentos (bobinas) dos motores e mancais dos mesmos, ilustrado na Figura 25.
[11]
Figura 25 – Sensor de temperatura – PT 100.
Fonte: IOPE
45
c) Sensor de corrente [12]
O Sensor de corrente – SCS (ilustrado na Figura 26) é usado para indicar a
passagem de um nível mínimo de corrente por um condutor elétrico (ajustável entre
0,15 e 5 A). Cada módulo possui dois sensores independentes. O condutor a ser
medido deve ser isolado e passar pelo torróide do SCS. Se a corrente a ser medida for
muito baixa, deve-se dar mais voltas do condutor pelo torróide.
O sensor é protegido contra inversão de polaridade na alimentação e curto-
circuito.
Figura 26 – Sensor de corrente.
Fonte: BLINX.
Os sensores de corrente BLINX são multifuncionais, combinando as funções
de medição e transmissão. A medida da corrente é transmitida por sinal de 4-20mA,
compatível com qualquer CLP.
Os equipamentos oferecem alta precisão, são totalmente isolados do cabo em
medição, alimentados na faixa de 8 a 35 VDC e nunca precisam ser calibrados,
dispensando manutenção.
5.4.4 Câmara Termográfica [13]
A termografia, ou termovisão, como algumas vezes é chamada a técnica de
mensuração da temperatura de uma superfície, visa a detecção da radiação
infravermelha emitida por esta; assim sendo, é possível medir a temperatura de um
corpo sem a necessidade de contato físico com o mesmo.
A câmara termográfica propicia um diagnóstico preciso das condições de
trabalho dos motores, ele utiliza a técnica da termografia a fim de obter a temperatura
46
de qualquer equipamento em toda sua extensão.
A Figura 27 ilustra um técnico na área utilizando a câmara termográfica, a
Figura 28 ilustra o motor em operação e a foto obetida pela câmera do mesmo motor.
Figura 27 – Câmera termográfica.
Fonte: FLUKE.
Figura 28 – Análise fotográfica da Câmara Termográfica.
Fonte: FLUKE.
47
6 CONCLUSÃO
A motivação para este projeto, foi a quantidade de motores queimados que
ocasionaram grandes perdas para empresa, mediante ao estudo deste quadro, observou-
se a necessidade de estudar técnicas de manutenções que vinham de encontro a
modificar os resultados.
Após o estudo destas técnicas houve a necessidade de adequá-las a realidade
da área. O ano de 2006 foi o ano de estudo e de adequação aos padrões existentes da
empresa destas técnicas de manutenção preventiva e preditiva.
Houve a necessidade de elaborar planos de ações que viessem a ser cumpridos
nos prazos estabelecidos, a fim de que o mesmo quadro não viesse a repetir.
Com a finalização de grande parte dos planos de ação estabelecidos como
contramedidas em relação às falhas ocorridas, conseguiu-se uma redução de queimas
de motores neste ano de 2007 em relação a 2006 e 2005.
Abaixo os gráficos comparativos dos resultados obtidos nos anos de 2006 e
2007, em relação ao ano de 2005 confirmam as expectativas previstas diante das
técnicas empregadas.
As Figura 29 e 30 representam os diagramas de pareto da queima de motores
dos anos de 2006 e 2007.
Figura 29 – Diagrama de Pareto da queima dos motores do ano de 2006.
Fonte: CST.
15
02
0 00,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00 Mesas de Rolos
Pontes Rolantes
ETAs
Exaustores
Pré-Aquecedores
48
Figura 30 – Diagrama de Pareto da queima dos motores do ano de 2007
Fonte: CST.
A Figura 31 é um quadro comparativo dos motores do escopo do trabalho que
queimaram nos anos de 2005 , 2006 e 2007.
Figura 31 – Diagrama de Pareto da quantidade total de motores queimados.
Fonte: CST.
0 0 1 0 00,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00 Mesas de Rolos
Pontes Rolantes
ETAs
Exaustores
Pré-Aquecedores
49
O gráfico da Figura 32 representa a perda de produção devido à queima de
motores nos anos de 2005 a 2007. Nos anos de 2006 e 2007 não tivemos esta perda.
Figura 32– Diagrama de Pareto das perdas de produção devido a queima de motores.
Fonte: CST.
O gráfico da figura 33 representa a queima de motores da ponte rolante nos
anos de 2005 a 2007. Veja que não ocorreram mais falhas nestes motores, e isto é
muito importante para a empresa, pois retirar um motor da ponte rolante é
extremamente caro e difícil já que se tratam de motores grandes que se encontram em
locais altos e de difícil acesso.
Figura 33 – Diagrama de Pareto das queima de motores da ponte rolante.
Fonte: CST.
50
O trabalho com os resultados obtidos neste projeto, foi apresentado no 62º
Congresso Anual da ABM – ABM, realizado em Vitória - ES, nos dias 23 a 27 de
julho de 2007.
Com um acompanhamento on line foi possível atingir o principal objetivo,
que é empregar técnicas preditivas a fim de acompanhar as causas, e futuramente
poderá ser empregado um novo conceito de manutenção: Técnicas pró-ativas para
melhoria do quadro encontrado.
Mas ainda há o que se mudar, existem áreas na empresa que podem utilizar
estas técnicas e obter grandes ganhos e existem outras áreas da manutenção que podem
modificar o quadro de suas perdas, mediante a este trabalho realizado.
51
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Erick L. Bonaldi , Levy E. L. de Oliveira. “ Manuntenção Preditiva de motores de
Indução trifásicos através da análise da corrente do estator.” Itajubá.
[2] Antônio T.L. de Almeida, Marcelo E. C. Paulino. “ Manutenção e Operações de
Motores de Indução Trifásicos.” Itajubá, FUPAI 2001.
[3] Márcio T. Almeida e Ricardo D. Góz. “ Análise de Vibrações”. Itajubá, FUPAI
2000.
[4] Alexandre Toniati, Robison M. Nascimento. “Otimização do sistema de controle
do nível de aço do distribuidor do lingotamento contínuo da companhia
siderúrgica de tubarão” CST, 2004.
[5] WEG industria S.A..Centro de Treinamento Clientes, <http://www.weg.com.br> ,
Jaraguá do Sul
[6] Kron Instrumentos Elétricos Ltda , <http://www.kron.com.br>, São Paulo.
[7] Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR 5383
Máquinas elétricas girantes - Máquinas de indução – Determinação das
características
[8] Impac Instrumento de Medições, < http://www.impac-tec.com>, São Paulo.
[ 9] Instrutherm Instrumentos de Medição Ltda, < http://www.instrutherm.com.br/>,
São Paulo.
[10] Elab Lda, http://www.arquimedes.tv/links/contacto.htm , Lisboa.
[11] IOPE - Instrumentos de Precisão Ltda, http://www.iope.com.br/, São Paulo.
[12] BLINX – Informação e Tecnologia, http://www.blinx.com.br/ , Rio de Janeiro.
[13] Fluke Corporation, < http://www.fluke.com.br/>, São Paulo.
52
ANEXOS
Formulário para preenchimento e envio junto à REQ para a Oficina Elétrica
Central
1 - DADOS DO EQUIPAMENTO:
POTÊNCIA 5,5 KW TENSÃO: 460 V CORRENTE: 13,0 A VELOCIDADE:
870 RPM
FABRICANTE: WEG N° DE SÉRIE: CARCAÇA: 160L
2 - APLICAÇÃO: MOTOR MESA DE ROLOS COM FREIO MLC-1
CÓDIGO DE ESTOQUE: 1605784 DESTINO DE DÉBITO: ÁREA CENTRO DE CUSTO: 2943
3 - MOTIVO DA RETIRADA DO EQUIPAMENTO DA OPERAÇÃO:
3.1 - MANUTENÇÃO PREVENTIVA CONFORME PLANO ( )
3.2 - MANUTENÇÃO CORRETIVA ( X )
VIBRAÇÃO EXCESSIVA ( ) ROLAMENTO DANIFICADO ( ) BAIXO ISOLAMENTO ( )
CURTO PARA MASSA ( ) BASE QUEBRADA OU TRINCADA ( )
OUTROS MOTIVOS (ESPECIFICAR): REVISÃO GERAL E REPARO DA TAMPA TRASEIRA DO MOTOR.
4 - SERVIÇOS ADICIONAIS/ESPECIAIS:
INVERTER CAIXA DE LIGAÇÃO ( ) SOMENTE PARA TESTES ELÉTRICOS ( )
INSTALAÇÃO DE PT100’S NO BOBINADO ( ) CURTO CIRCUITAR ROTOR ( )
INSTALAÇÃO DE SENSORES NOS MANCAIS ( ) DESENHO N° ( )
PASSAR PARA 440V ( ) PASSAR PARA 220V ( ) DEIXAR 03 PONTAS NA SAÍDA ( )
OUTROS SERVIÇOS (ESPECIFICAR):
5 - SITUAÇÃO ATUAL DO PROCESSO OPERACIONAL:
POSSUI SOBRESSALENTE? SIM ( X ) NÃO ( )
FOI COLOCADO O SOBRESSALENTE EM OPERAÇÃO? SIM ( X ) NÃO ( )
SISTEMA DE ACIONAMENTO: CONVENCIONAL ( X ) INVERSOR/ SOFT-START ( ) OUTROS ( )
ANEXO A – Formulário para preenchimento e envio junto à REQ para a Oficina Elétrica Central
53
Anexo B - plano de ação para os motores da mesa de rolos.
54
Anexo C - plano de ação para os motores da mesa de rolos.