Tudo que você precisa saber sobre
Lubrificação de
Motores Elétricos
Por
Jhonata Teles
Afinal, o que é um Motor Elétrico? Um motor elétrico é um equipamento que transforma energia elétrica em energia mecânica, e através de seus movimentos, agrega valor em diversos processos produtivos. O motor elétrico é o tipo de motor mais presente nos processos produtivos pelos seguintes motivos:
Baixo Custo (Quando comparado com outros tipos de motores); Construção Simples; Facilidade de Transporte; Manutenção Simples; Grande Gama de aplicações.
A maioria de motores elétricos trabalha pela interação entre campos eletromagnéticos, mas existem motores baseados em outros fenômenos eletromecânicos, tais como forças eletrostáticas. O princípio fundamental em que os motores eletromagnéticos são baseados é que há uma força mecânica em todo o fio quando está conduzindo corrente elétrica imersa em um campo magnético. A força é descrita pela lei da força de Lorentz e é perpendicular ao fio e ao campo magnético. Em um motor giratório, há um elemento girando, o rotor. O rotor gira porque os fios e o campo magnético são arranjados de modo que um torque seja desenvolvido sobre a linha central do rotor. A maioria de motores magnéticos são rotativos, existem também os tipos lineares. Neste artigo, abordaremos apenas a lubrificação dos modelos rotativos. ENGETELES – Engenharia de Manutenção Consultoria e Treinamentos Setor Hoteleiro Norte – Quadra 01 Edifício Lê Quartier – Bloco A – Sala 1414 Brasília-DF CEP: 70701-000
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Um motor elétrico rotativo é composto basicamente pelos componentes abaixo. Variando apenas o tamanho e modelo dos componentes de acordo com o porte do motor. Mas em geral, sua forma construtiva será sempre a mesma.
O modelo usado no exemplo acima é fabricado pela WEG e você pode perceber que o motor é composto por um eixo, rotor, estator, carcaça, tampas e o mais importante: ROLAMENTOS. Não são todos os motores elétricos que são compostos por rolamentos, alguns motores (geralmente os de grande porte) são montados com casquilhos. Nesse artigo, nós iremos abordar apenas a lubrificação de motores elétricos compostos por rolamentos e lubrificados a graxa. Eu quero, que a partir de agora, sua atenção e foco estejam voltados para os componentes do motor elétrico que recebem lubrificação, ou seja, os rolamentos. ENGETELES – Engenharia de Manutenção Consultoria e Treinamentos Setor Hoteleiro Norte – Quadra 01 Edifício Lê Quartier – Bloco A – Sala 1414 Brasília-DF CEP: 70701-000
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Lubrificação de Rolamentos Você certamente sabe o que é e o que faz um rolamento, caso não saiba, clique aqui e prossiga com a leitura desse artigo. Os rolamentos compõem cerca de 90% dos motores elétricos e são os componentes mecânicos mais frágeis dentro do motor. Qualquer variação no estado normal de trabalho de um motor elétrico afetará os rolamentos e eles, hora ou outra os rolamentos irão denunciar essa variação com algum sintoma. Seja com elevação dos índices de temperatura, vibração, ruídos, etc. Nós preparamos o gráfico abaixo, que mostra quais são as principais causas de falhas em rolamentos. Analise:
Observe que 53% dos rolamentos falham por problemas ligados à lubrificação. Pois devemos considerar que a contaminação é um problema que pode ser evitado se a lubrificação for realizada de forma correta. Sendo assim, a cada 10 rolamentos, 5 quebram por falhas no processo de lubrificação. É um índice muito alto! E você irá aprender as melhores práticas para que seus equipamentos não entrem para essa estatística. ENGETELES – Engenharia de Manutenção Consultoria e Treinamentos Setor Hoteleiro Norte – Quadra 01 Edifício Lê Quartier – Bloco A – Sala 1414 Brasília-DF CEP: 70701-000
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Agora que você já sabe que mais da metade dos rolamentos falham por problemas ligados à lubrificação, irei lhe apresentar os 5 pilares do seu plano de lubrificação de motores elétricos.
Quantidade de Lubrificante
Tipo de Lubrificante
Frequência de Relubrificação
Controle de Contaminação
Monitoramento de Condições Básicas
A definição de um plano de lubrificação perfeito é: lubrificante limpo e correto, no lugar certo, na quantidade exata e na frequência correta. Os pontos acima são chamados de pilares, pelo simples fato de terem a mesma importância dentro do plano de lubrificação. Se você realizar um plano, que deixe qualquer um desses itens de fora, seu plano está incompleto! Se colocarmos muito ou pouco lubrificante, o rolamento vai quebrar. A quantidade deve ser exata! Se colocarmos o lubrificante errado, o rolamento vai quebrar! Se lubrificarmos na frequência errada, o rolamento vai quebrar. A frequência deve ser exata! Se o lubrificante estiver contaminado, o rolamento vai quebrar! Se não monitorarmos as condições básicas de funcionamento dos motores, não temos informações confiáveis para compor o plano de lubrificação! ENGETELES – Engenharia de Manutenção Consultoria e Treinamentos Setor Hoteleiro Norte – Quadra 01 Edifício Lê Quartier – Bloco A – Sala 1414 Brasília-DF CEP: 70701-000
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Quantidade de Lubrificante O que mais desestabiliza um plano de lubrificação é a quantidade de lubrificante. Lubrificante demais ou de menos, são prejudiciais na mesma proporção. No caso dos motores elétricos, o overgreasing (termo para excesso de lubrificação) é ainda mais prejudicial, pois a quantidade excessiva de graxa entra em contato com o bobinamento do motor elétrico, causando a queima do mesmo. Veja alguns exemplos:
No caso de falta de lubrificação, os problemas são ainda maiores. Podem causar falhas prematuras nos rolamentos, desgastes, pittings, corrosão, oxidação, dentre outras falhas.
Fonte: NSK – Bearing Doctor ENGETELES – Engenharia de Manutenção Consultoria e Treinamentos Setor Hoteleiro Norte – Quadra 01 Edifício Lê Quartier – Bloco A – Sala 1414 Brasília-DF CEP: 70701-000
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Então aprenda agora a calcular a quantidade exata de graxa para relubrificar os rolamentos de um motor elétrico. A quantidade de graxa depende única e exclusivamente do tamanho do rolamento, quanto maior o rolamento maior é a quantidade graxa usada para relubrifica-lo. A fórmula é simples:
G = 0,005 x B x D Onde: G = Quantidade de Graxa em Gramas 0,005 = Constante da fórmula B = Largura do Rolamento em milímetros D = Diâmetro Externo do Rolamento em Milímetros
Essa é uma fórmula de aproximação simples, que considera que o rolamento trabalhe com 1/3 preenchido com graxa. Não leva em consideração tipo de rolamento, local e posição de instalação, condições de trabalho, etc.
Usaremos como exemplo o rolamento 61822, veja abaixo suas dimensões: G = 0,005 x B x D G = 0,005 x 16 x 140 G = 0,005 x 2240 G = 11,2 gramas
De acordo com o cálculo, agora sabemos que se o motor elétrico for equipado com rolamentos 61822, a quantidade ideal de graxa para relubrifica-lo é 11,2 gramas. Uma boa prática é usar um medidor de vazão (foto) acoplado à bomba de graxa para saber a quantidade real de graxa que está sendo aplicada no rolamento.
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Frequência de Relubrificação No tópico anterior você aprendeu a calcular a quantidade de graxa para relubrificação de um rolamento. Agora, irá aprender como definir o período ideal para relubrificação de um rolamento de motor elétrico. Em um plano de lubrificação para motores elétricos, a frequência de relubrificação é o item que mais deve receber atenção. Qualquer deslize pode comprometer a vida útil do rolamento em mais de 50%, afetando diretamente a confiabilidade do motor elétrico. Para definir a frequência de relubrificação, é levada em consideração a configuração de cada motor elétrico em particular. Ou seja, você pode ter 2 motores elétricos exatamente iguais, mas se eles estiverem montados em posições diferentes, por exemplo, a frequência de relubrificação já muda. Os itens considerados para definir a frequência são:
Potência do Motor (em HP)
Velocidade de Trabalho (RPM)
Tipo de Acoplamento (Direto ou por Correias)
Regime de Trabalho (Contínuo ou Reserva)
Temperatura de Trabalho (em ºF)
Com todas essas informações em mãos, basta consultarmos a tabela abaixo.
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Velocidade (RPM) 1200 1800
Potência (HP) Acoplamento
3600 (a) >100(a) <100 Correia (a) Direto
Temperatura Ambiente
Regime de Trabalho
>140 (a)
Contínuo (a) Reserva
<140
(b) Para Todos Standby Standby Standby
(b) Para Todos Standby Standby Standby
a) b) c) d) e) f)
Frequência de Relubrificação (em Meses) 12 – 18 (e) 12 – 18 (e) 6 – 9 (f) 36 – 54 (c) 24 – 36 (d) 24 – 36 (d) 12 – 18 (e) 24 – 36 (d) 12 – 18 (e) 12 – 18 (e) 6 – 9 (f) 24 – 36 (d) 12 – 18 (e) 12 – 18 (e) 6 – 9 (f) 12 – 18 (e) 6 – 9 (f) 6 – 9 (f) 6 – 9 (f)
Motores elétricos nessas configurações devem ter um intervalo menor de relubrificação A Relubrificação de motores reserva, devem ser feitos na proporção 1.5 quando comparados a motores em operação; Nunca exceder 58 meses; Nunca exceder 40 meses; Nunca exceder 22 meses; Nunca exceder 11 meses.
Citando um exemplo da tabela, temos a seguinte situação: Um motor elétrico que trabalha a 3600 RPM, que tem potência menor que 100 HP, trabalhando acoplado por correia, em regime contínuo e temperatura inferior a 140º F, deve ser relubrificado a cada 12 ~ 18 meses. Essa tabela foi construída para facilitar o trabalho de engenheiros e técnicos que antes deviam calcular item a item para descobrir a frequência correta de relubrificação.
Qual era a fórmula usada antes da tabela?
[( ) ] Onde: T = Tempo para a próxima lubrificação; K = Produto de todos os fatores de correção (Ft x Fc x Fm x Fv x Fp x Fd). Veja tabela; N = Velocidade (RPM);
Citando um exemplo da tabela, temos a seguinte situação: Um motor elétrico que trabalha a 3600 RPM, que tem potência menor que 100 HP, trabalhando acoplado por correia, em regime contínuo e temperatura inferior a 140º F, deve ser relubrificado a cada 12 ~ 18 meses. Essa tabela foi construída para facilitar o trabalho de engenheiros e técnicos que antes deviam calcular item a item para descobrir a frequência correta de relubrificação.
Qual era a fórmula usada antes da tabela?
[( ) ] Onde: T = Tempo para a próxima lubrificação; K = Produto de todos os fatores de correção (Ft x Fc x Fm x Fv x Fp x Fd). Veja tabela; N = Velocidade (RPM); b = Diâmetro Interno (mm). Fatores de Correção para intervalor de lubrificação a graxa Condição
Faixa de Operação Média >150 ºF Entre 150 e 175 ºF Entre 175 e 200 ºF Maior que 200 ºF
Fator de Correção 1.0 0.5 0.2 0.1
Contaminação Fc
Leve / Sem poeira abrasiva Pesada / Sem poeira abravisa Leve/ Com poeira abrasiva Pesada / Com poeira abrasiva
1.0 0.7 0.4 0.2
Umidade Fm
Umidade menor que 80% Umidade entre 80 e 90% Condensação ocasional Umidade ocasional no alojamento
1.0 0.7 0.4 0.2
Vibração Fv
Menor que 0.2 polegadas/seg. Entre 0.2 e 0.4 Maior que 0.4 Horizontal Na diagonal em 45º Vertical Rolamento de Esferas Rolamentos de rolos cilíndricos Rolamentos de rolos cônicos
1.0 0.6 0.3 1.0 0.5 0.3 10 5.0 1.0
Temperatura Ft
Posição Fp Tipo do Rolamento Fd
Tipos de Graxa Lubrificante Existem diversos tipos de graxa lubrificante no mercado. Rolamentos de motores elétricos exigem tipos específicos de graxas e você irá aprender que tipos são esses agora.
Composição das graxas: Óleo Mineral ou Sintético (90%)
Espessante Sabão Metálico e Não Sabão (7%)
Aditivos Mesmos usados nos óleos lubrificantes (3%)
As graxas são compostas por 3 itens básicos:
Óleo Lubrificante: que pode ser mineral ou sintético; Espessante: podendo ser sabão metálico ou não sabão; Aditivos: os mesmos usados nos óleos lubrificantes.
Como você pode observar acima, 90% da graxa é óleo lubrificante. É o óleo que faz a lubrificação do rolamento e garante que ele trabalhe frio, limpo e sem oxidação. O espessante é como se fosse uma esponja, que absorve o óleo lubrificante, quando o rolamento começa a trabalhar e aquecer, o espessante solta o óleo lubrificante de forma gradativa. Os aditivos são compostos químicos que agregam valor ao lubrificante, e aumentam sua proteção ao rolamento quanto a oxidações, corrosões, Extrema Pressão, adesividade e desgastes. ENGETELES – Engenharia de Manutenção Consultoria e Treinamentos Setor Hoteleiro Norte – Quadra 01 Edifício Lê Quartier – Bloco A – Sala 1414 Brasília-DF CEP: 70701-000
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Rolamentos de motores elétricos exigem as seguintes características:
Espessante: É uma boa prática utilizar uma graxa que tenha o espessante de Poliuréia. A poliuréia é um espessante não metálico. Caso aconteça algum imprevisto e a graxa entre em contato com o boninamento do motor, ela não queimará o boninamento. A poliuréia também é um ótimo espessante para altas velocidades, garantindo boa estabilidade ao lubrificante e exercendo um bom suprimento de óleo durante a operação.
Óleo Lubrificante: O óleo lubrificante é 90% da graxa, e no momento de escolher uma graxa para motor elétrico é de extrema importância, nos atentarmos aos valores de viscosidade, índice de viscosidade e tipo de óleo: sintético ou mineral. A viscosidade ideal para rolamentos de motor elétrico varia entre 68 e 180 cSt @ 40 ºC. O índice de viscosidade irá variar de acordo com o tipo de óleo, se é sintético ou mineral. Óleos sintéticos têm um índice de viscosidade muito superior ou mineral, e são recomendados para trabalhar em atlas temperaturas.
Aditivos: É obrigatório o uso dos aditivos EP – Extrema Pressão, Anti-desgaste e Adesividade na lubrificação de rolamentos de motores elétricos. Os aditivos melhoram o desempenho do lubrificante, protegendo o componente em diversas situações.
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Controle de Contaminação Não adianta colocarmos a quantidade correta de lubrificante, em uma frequência correta e bem calculada, se o lubrificante que estamos inserindo no rolamento do motor elétrico estiver contaminado. Não podemos pecar no quesito proteção ao lubrificante, sendo assim, seguem abaixo algumas boas práticas: 1. Armazene os lubrificantes sempre em espaços cobertos, longe de calor, poeira e umidade; 2. Use uma bomba para cada tipo de lubrificante; 3. Proteja os bicos graxeiros com capas de proteção; 4. Crie etiquetas de identificação para cada ponto de lubrificação do motor elétrico, descrevendo o lubrificante a ser usado, quantidade e frequência; 5. Sempre que houver um dreno de graxa no motor, drene a graxa velha enquanto a graxa nova é adicionada.
6. Use ferramentas para medir a quantidade de graxa exata que é adicionada ao rolamento do motor elétrico. 7. Não armazene graxas lubrificantes por mais de 12 meses, sempre que possível compre em embalagens menores. 8. Armazene as graxas para motor elétrico separada das graxas para outras aplicações. ENGETELES – Engenharia de Manutenção Consultoria e Treinamentos Setor Hoteleiro Norte – Quadra 01 Edifício Lê Quartier – Bloco A – Sala 1414 Brasília-DF CEP: 70701-000
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Monitoramento de Condições Básicas É de extrema importância monitorar as condições básicas dos motores elétricos durante o seu funcionamento. Dessa forma, conseguimos ter parâmetros para saber se a lubrificação está sendo feita de forma correta ou não. O monitoramento é feio através do acompanhamento dos valores de temperatura, vibração e ruídos. Com dados coletados antes, durante e depois da lubrificação.
Análise de Vibração Para motores elétricos de grande porte e de criticidade A, recomendase que sejam coletados e analisados os valores de vibração de forma mensal. A análise de vibração permite identificar falhas em estágio inicial em equipamentos rotativos. Caso haja alguma falha no processo de lubrificação é possível identifica-la previamente através da análise de vibração.
Termografia Qualquer anomalia durante o funcionamento de um motor elétrico será denunciado pela alteração nos valores de temperatura. É uma boa prática monitorar a temperatura de trabalho do motor antes e depois da lubrificação. Caso a empresa não disponha de uma câmera termográfica, um pirômetro à laser poderá ser utilizado. ENGETELES – Engenharia de Manutenção Consultoria e Treinamentos Setor Hoteleiro Norte – Quadra 01 Edifício Lê Quartier – Bloco A – Sala 1414 Brasília-DF CEP: 70701-000
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Ultrassom O ultrassom é uma técnica de manutenção preditiva que auxilia no diagnóstico de um equipamento através da ampliação das ondas sonoras. Essas ondas sonoras são inaudíveis ao ouvido humano e através de um equipamento de ultrassom é possível escutar ruídos característicos de desgaste, contato ferro com ferro, desalinhamento, desbalanceamento, etc.
Em alguns casos, recomenda-se utilizar o ultrassom durante a lubrificação. Quando não se sabe qual a quantidade de graxa e a frequência, o ultrassom irá servir de apoio para lubrificação, através dos espectros sonoros, é possível saber se a quantidade de graxa aplicada é suficiente ou não.
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Sobre o Autor Jhonata Teles atua há 10 anos na área de manutenção industrial, trabalhou em industrias alimentícias, químicas, cosméticas, cimenteiras, mineradoras e metalúrgicas. Engenheiro Mecânico, graduando Eng. De Produção, Técnico em Mecânica e Técnico em Eletrotécnica. É especialista em Lubrificação Industrial com certificações internacionais MLT-I e MLA-I pelo ICML – International Council Machinery Lubrication. Analista de Vibração Nível II pela FUPAI. Fundador e Diretor de Engenharia da ENGETELES – Engenharia de Manutenção. https://br.linkedin.com/in/jhonatateles
Referências Bibliográficas NRC Information Notice No. 88-12, “Overgreasing of Electric Motor Bearings,” NER 880492.
EPRI Report No. NP-7502. “Electric Motor Predictive and Preventive Maintenance Guide,” 1992.
SKF Bearing Maintenance Institute Manual. (This manual is obtainable only by attending SKF bearing maintenance seminar.) American Bearing Manufacturer Association (ABMA) Standards Nos. 1, 1984 and 9, 1978. General Electric. Guide for Relubrication and Relubrication Intervals for Grease-lubricated Ball and Roller Bearing Motors. (B-19). FAFNIR, TEXTRON, Inc. Manual, “How to Prevent Ball Bearing Failures.”
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