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Manutenção preditiva em painéis elétricos com a utilização da termografia Deivison Silveira Estudante de Engenharia de Controle e Automação Técnico em Eletroeletrônica Eletroeletrônica
Resumo As perdas de energia são cada vez menos aceitáveis em sistema de geração de ener energi gia a elét elétric rica, a, quan quando do em para parale lelo lo a redu reduçã ção o de falh falhas as e prej prejuí uízo zos s associados em máquinas elétricas, o que tem impulsionado para o crescimento da manut manutenç enção ão predit preditiva iva.. Uma forma de detec detectar tar a perda perda de energi energia a nos equipamentos e até mesmo nos painéis elétricos é a termografia. Discorrer sobr sobre e a termo termogr graf afia ia como como uma uma técn técnic ica a pode podero rosa sa na pred prediç ição ão de falh falhas as funcionais e acidentes da indústria não é uma tarefa tão difícil, pois diferente de outras
técnica icas,
o
produto
fina inal
de
uma
inspeção
termog mográfica ica
é
conceitualmente entendido como auto-explicativo. Palavras chave: predição, elétrica, termografia, redução.
Abstract Energy losses are less and less acceptable in the system power generation in parallel to reduction of failures and associated loses in eletrical machines has propelled to the growth of predictive maintenance. A way to detect the lose of power in the equipments and in the eletrical panels is using the thermography. Talk about thermography like a powerful technique in prediction of functionals failures and accident of industry isn't a dificult task, because unlike the other tech techni niqu ques es like like a vibr vibrat atio ion n anal analys ysis is,, the the final final prod produc uctt of ther thermo mogr grap aphi hic c inspection is understood conceptually like self-explanatory. Keyword: prediction, electrical, thermography, reduction.
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Introdução Segu Segund ndo o Nasc Nascif if,, 2006 2006,, Dire Direto torr da Tecé Tecém, m, a manu manute tenç nção ão pred prediti itiva va é um conjunto de atividades de acompanhamento das variáveis ou parâmetros que indi indica cam m a perf perfor orma manc nce e ou dese desemp mpen enho ho dos dos equi equipa pame ment ntos os,, de modo modo sistemático, desta forma visa definir a necessidade ou não de intervenção. Quando a intervenção, fruto do acompanhamento preditivo é realizada, faz-se uma manutenção corretiva planejada. Neste momento, pode-se analisar se a máquin máquina, a, equip equipame amento nto,, etc., etc., está está em condi condição ção de funcio funciona namen mento to ou se é necessário uma parada para substituição de alguma peça. De acordo com Araújo et al. 2008, se uma peça de um conjunto que constitui um meca mecani nism smo o estiv estiver er exec execut utan ando do seu seu trab trabal alho ho de forma forma irreg irregul ular ar,, ela ela esta estabe bele lece cerá rá,, fata fatalme lment nte, e, uma uma sobr sobrec ecar arga ga nas nas dema demais is peça peças s que que estã estão o interagindo com ela. Como consequência, a sobrecarga provocará a diminuição da vida útil das demais peças do conjunto. Portanto, o problema só pode ser resolvido com a troca da peça problemática, com antecedência, para preservar as demais peças. Segund Segundo o Elisan Elisange gela la Pelizz Pelizzari ari et al. 2009, 2009, a termog termograf rafia ia é uma técnic técnica a de inspeção não destrutiva e não invasiva. Por conseguinte, tem como base a detecção da radiação infravermelha, emitida naturalmente pelos corpos com intensidade proporcional a sua temperatura. Em instalações elétricas, pode-se visualizar com a ajuda de aparelho adequado maus contatos nos componentes elét elétri rico cos/ s/el elet etrô rôni nico cos, s, os quai quais s ocas ocasio iona nam m a diss dissip ipaç ação ão de calo calor. r. Em decorrência da dissipação de calor há perda de uma parte da potência, ou seja, parte da energia que seria utilizada no funcionamento está sendo desperdiçada em forma de calor. Por esta razão, a manutenção preditiva termográfica em painéis elétricos por meio de instrumentos, como o radiômetro Fig. 1 e termovisor Fig. 2, possibilita a detecção de calor através de radiação. Por sua vez, a radiação consiste na transferência direta de energia através de ondas eletromagnéticas. De modo
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que, que, nenh nenhum um meio meio físic físico o é nece necess ssár ário io para para a trans transfe ferê rênc ncia, ia, pois pois não não é percebida no ambiente de trabalho a olho nu ou por contato manual.
Fig. 1 Radiômetro
Fig. 2 Termovisor
Desta maneira, para a realização da termovisão é necessário que a máquina esteja funcionando em plena carga, sem que exista a interrupção de qualquer procedimento que faça parte do funcionamento ou interferência na produção, dessa forma a análise apresentará melhores resultados. De tal modo, de acordo com Mendonça, 2005, uma câmara de termografia por infrav infraverm ermelh elhos os é um aparel aparelho ho que que detec detecta ta energ energia ia infrav infraverm ermelh elha a (calor (calor), ), a conv conver erte te em sina sinall elét elétri rico co e prod produz uz imag imagen ens, s, efet efetua uand ndo o cálc cálcul ulos os de temperatura.
Análise da temperatura Para poder analisar se o equipamento está aquecido ou não, utiliza-se os componentes descrito anteriormente. Por conseguinte, através do termovisor, fica extremamente fácil a localização de regiões quentes ou frias, por meio da inte interp rpre reta taçã ção o dos dos term termog ogra rama mas s que que forn fornec ecem em imag imagen ens s, em faix faixas as de temperatura que podem cobrir de – 40 a 1500 ºC. A análise abaixo inclui duas fotos, a primeira uma foto comum (Fig. 3) e a segunda corresponde à foto (Fig. 4) que indica através de cores a temperatura do componente, com a escala de temperatura ao lado.
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Fig. 3 – Foto comum
Fig. 4 – Foto da termovisão termovisão
A escala policromática (escala (escala de temperatura) vai do preto (temperatura baixa) baixa) ao bran branco co (tem (tempe pera ratu tura ra mais mais elev elevad ada) a) perm permea eand ndo o suav suaves es varia variaçõ ções es de tonalidades de cores, que dependem da escala usada. Na termografia é mais comum, a utilização da escala denominada IRON (Fig. 5), que vai do preto ao branco branco atravé através s de tonali tonalidad dades es de violet violeta, a, azul, azul, rosa, rosa, vermel vermelho, ho, laranj laranja a e amarel amarelo. o. Contud Contudo, o, existe existem m outras outras escala escalas, s, que são utiliza utilizadas das confo conforme rme a necessidade.
Fig.5 Escala Iron
De acordo com Santos, 2006, as faixas de comprimento de ondas para a fabricação de termovisores, aplicáveis aos sistemas elétricos são de 3μm a 5μm e de 8μm a 14μm, conforme a figura subsequente
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Fig. 6 - Espectro eletromagnéticos e faixas espectrais utilizadas na fabricação de termovisores comerciais.
Vantagens Em quaisquer quaisquer sistemas sistemas de gerencia gerenciamento mento de manutençã manutenção o considera considerados, dos, a termografia se apresenta como uma técnica de inspeção extremamente útil, pois a aplicação desta técnica permite a execução, sem que haja interrupção do processo produtivo, logo
Não precisa de contato direto, pois utiliza sensor remoto;
Obtenção de imagens em tempo real;
Redução da manutenção corretiva;
Redução no consumo de energia elétrica;
Redução no custo de manutenção;
Aumento da vida útil das partes partes e dos componentes das máquinas; máquinas;
Aumento da confiabilidade do do sistema elétrico.
Custo X Benefício O comparativo entre custo versus benefício de uma inspeção termográfica e a economia que ela proporciona é imensurável. Considerando que com a análise termográfica periódica, elimina-se a ocorrência de falhas imprevista e não há neces necessid sidade ade de parada paradas s não progra programad madas as.. Sem contar contar,, a minimi minimizaç zação ão da
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ocorrência de acidentes humanos e materiais, bem como a eliminação de falhas não visíveis, as quais proporcionam a perda de energia através de calor. Uma das questões discutidas a respeito da termografia é em relação ao custo versus benefício. Principalmente, quando relacionado a painéis elétricos, uma vez que o custo destes componentes elétricos são relativamente baixo. Na sequência, tem-se um orçamento feito em uma empresa que além de realizar serviços de inspeção, também capacita empresas e/ou funcionários para análise de inspeção termográfica. Segundo a mesma, para uma empresa iniciar neste segmento é necessário um capital de R$26.570,00, somente de equi equipa pame ment nto o
e
trei treina name ment nto. o.
Cons Consid ider eran ando do diár diária ias s
de R$90 R$900, 0,00 00 são são
necessários 30 dias de serviços, ou seja, 30 diárias por ano para que a partir de então haja lucro.
EQUIPAMENTO LOCAÇÃO DO APARELHO APARELHO TRINAMNETO
R$ 21.025,00 á R$ 31.992,00 R$950,00 por 8 R$900,00 por 3 a R$880,00 por 4 a horas 4 diárias* 6 diárias* R$5.545,00, treinamento para 6 pessoas com carga horária de 16 horas, divididos em 2 dias
Tabela 1: Orçamento de equipamentos e treinamentos para inspeção termoelétrica.
Por exemplo, as termovisões (caso 1) foram tiradas de um painel elétrico de uma extrusora obtida por uma empresa do segmento têxtil, localizada no Pólo Petroquímico de Camaçari – BA.
_______ ___________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ _____ _ *cada diária corresponde a 8 horas de serviço durante um ano de inspeção.
Caso 1 – Fusível do motor exaustor
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Fig. 7 – Foto comum do fusível
Fig. 8 – Foto análise do fusível
Nest Neste e serv serviç iço, o, real realizo izou-s u-se e a subs substi titu tuiç ição ão do fusí fusíve vell NH 125A 125A,, limp limpez eza a e reaperto da base do fusível. Constatou-se também, que os terminais do cabo da fase S estavam deteriorados, devido ao aquecimento provocado pelo mau contato entre a base do fusível e o fusível. Como esse fusível alimenta um motor de 57CV, este motor poderia queimar por falta de fase ou assimetria de carga. O custo de um rebobinamento para um motor desse porte, custa em média R$ 300,00. A situação poderia ser mais dispendiosa, caso houvesse a necessidade da compra de um novo motor, o qual pode custar até R$ 1.500,00.
Caso 2 – Contator do motor principal
Fig. 9 – Foto comum do contator
Fig. 10 – Foto análise do contator
Neste serviço, realizou-se a substituição de um contator 3TF56 e troca do terminal na fase T. Pode-se observar na imagem que a temperatura chega até 171°C 171°C.. Porta Portanto nto,, consta constatou tou-se -se o pré-de pré-derre rretime timento nto do termin terminal, al, devid devido o os cont contat atos os inte intern rnos os do cont contat ator or que que esta estava vam m dete deterio riora rado dos. s. De tal tal modo modo,,
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suspei suspeitou tou-se -se que o termin terminal al não foi devida devidamen mente te aperta apertado. do. Este Este contat contator or aciona um motor de corrente contínua da extrusora (o valor do motor não foi disponibilizado). Para o contator ser substituído substituído custa R$ 2.564,50, logo esse foi o custo mínimo para essa manutenção corretiva. Caso não fosse detectado o problema, poderia ter se agravado e haveria a necessidade da compra de um novo motor que custa em média R$ 5.000,00. Este valor ainda é pouco, se for considerada a perda da produtividade, visto que a produção foi interrompida para realizar a substituição, sabendo que esta máquina tem uma produção de 300 m/min.
Fig. 11 – Vista lateral do contator
Fig.12 – Vista superior do contator
Acima, em Fig. 11 e Fig. 12 , pode-se observar a observar a carbonização e desgaste dos contatos internos do contator. A manutenção que poderia ter sido feita, incidiria na troca dos contatos internos do contator, porém este serviço não foi efetivado devido a ter extrapolado a vida útil do contator, já que a última inspeção realizada pela empresa foi no ano de 1995.
Conclusão A manutenção preditiva tem sido reconhecida como uma técnica eficaz de gere gerenc ncia iame ment nto o de manu manute tenç nção ão.. Send Sendo o assi assim, m, os func funcio ioná nári rios os técn técnic icos os passaram a conviver com ferramentas que possibilitam detectar previamente proble problemas mas.. Estes Estes,, por sua vez, vez, na ausênc ausência ia da manut manutenç enção ão predit preditiva iva não poderiam ser detectados, um exemplo é o estudo da termografia em painéis
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elétric elétricos. os. Então Então,, pode-s pode-se e conclu concluir ir que a termog termograf rafia ia é o mais mais import important ante, e, eficiente, preciso e seguro método de avaliação de instalações e componentes elétricos. Além de tratar-se de um ensaio não destrutivo, destaca benefícios chav chave, e, tais tais como como a mini minimi miza zaçã ção o dos dos risc riscos os,, redu reduçã ção o de cust custos os,, maio maior r segurança, melhoria e otimização do desempenho, ou seja, com a manutenção pred predit itiv iva a e com com o auxí auxílilio o da term termov ovis isão ão pode pode-s -se e evit evitar ar falh falhas as de um componente elétrico.
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