Avarias típicas em motores eléctricos industriais e como resolvê-las

Tal como qualquer dispositivo mecânico, um motor elétrico pode sofrer de uma variedade de problemas, desde componentes internos danificados a falhas devido à exposição a contaminação. De facto, há uma série de razões que podem causar avarias no motor elétrico trifásico. Mas para o ajudar a abordar e compreender as falhas mais comuns dos motores eléctricos industriais, fornecemos uma lista de problemas quotidianos que são melhor resolvidos com a ajuda de um especialista.

O que causa as avarias nos motores eléctricos industriais?

Um motor elétrico avariado é o resultado de vários problemas importantes. Estes podem ir desde um desequilíbrio de tensão a uma sobrecarga operacional. Quando leva o seu motor a uma oficina de reparação de motores eléctricos, esta ajuda-o a diagnosticar o problema que está a provocar a avaria do motor.

Isto pode variar entre uma série de problemas muito comuns:

• A tensão transitória provoca a rutura do isolamento do enrolamento do motor.

• Um desequilíbrio de tensão cria um fluxo de corrente demasiado elevado, aumentando as temperaturas e a rutura total do isolamento.

• A distorção harmónica tornará o motor muito menos eficiente.

• Um problema com a corrente Sigma pode resultar num disparo do circuito.

• Um problema muito comum são as sobrecargas operacionais, em que um motor é sobrecarregado pela carga, resultando numa falha do motor.

• O desalinhamento pode causar um desgaste prematuro do motor devido ao desalinhamento angular, ao desalinhamento paralelo ou ao desalinhamento composto.

• Um desequilíbrio do veio provoca um desgaste excessivo dos componentes mecânicos de acionamento do motor.

• A folga do veio resulta num desgaste excessivo e numa falha prematura.

• Quando ocorre uma carga mais pesada ou uma lubrificação incorrecta, o desgaste grave das chumaceiras pode levar a falhas dispendiosas das chumaceiras.

Muitas vezes, a manutenção regular e os cuidados adequados evitam a falha total do motor. No entanto, por vezes, o desgaste normal ou a negligência podem causar avarias dispendiosas no motor elétrico.

Avarias comuns em motores eléctricos industriais

1. Falhas comuns de sobreaquecimento e alta temperatura

   Os motores eléctricos geram naturalmente calor durante o funcionamento e este é um efeito secundário comum que não deve causar alarme. No entanto, embora parte da emissão de calor seja natural, pode ocorrer um sobreaquecimento excessivo que pode mesmo causar danos e deterioração dos componentes alojados no próprio motor.

   O que a maioria das pessoas não se apercebe é que mesmo um par de graus extra de calor dentro do motor industrial pode ser suficiente para começar a desgastar alguns dos elementos importantes do equipamento. Exemplos disto podem incluir peças como rolamentos e o rotor. A chave para reduzir o risco de uma falha inesperada do motor elétrico é verificar periodicamente se existem sobrecargas operacionais.

2. Falhas por sobretensão

   Todos os dispositivos eléctricos requerem uma quantidade específica de energia para funcionarem corretamente, e isto não é exceção quando se trata de motores eléctricos. Mas se a quantidade de energia que um dispositivo acumula acaba por exceder o limite para o dispositivo elétrico ou motor específico, então há uma grande probabilidade de o dispositivo não funcionar corretamente. Este fenómeno é frequentemente designado por pico de corrente. Para evitar falhas de picos de energia em motores eléctricos industriais, muitas empresas instalam variadores de velocidade para mitigar os danos de quaisquer picos de energia inesperados.

   Se o seu motor elétrico não tiver variadores de velocidade pré-instalados, deve considerar falar com um especialista sobre as opções disponíveis para programação, configuração e colocação em funcionamento de um conversor de frequência.

3. Avarias no motor elétrico devido a desgaste e danos nos rolamentos

   Os rolamentos são componentes comuns, mas muitas vezes negligenciados, que são fundamentais para o funcionamento de um motor elétrico. Apesar de pequenos, se um destes rolamentos falhar, pode levar a uma série de problemas que podem incluir sobreaquecimento, lubrificação inadequada e aumento da resistência. As falhas típicas dos rolamentos do motor elétrico podem ocorrer por várias razões, e algumas das mais comuns incluem desalinhamento dentro do motor, manuseamento de carga excessiva e ajuste incorreto.

   De acordo com os peritos, até 13% de todas as falhas de motores eléctricos são o resultado de falhas nos rolamentos. Para identificar sinais de danos ou falhas nos rolamentos numa fase inicial, verifique se há vibração excessiva no motor. Esta é uma excelente forma de avaliar os danos nos rolamentos antes de terem um impacto significativo no desempenho geral do seu motor elétrico.

4. Exposição à humidade

   As máquinas eléctricas e a água ou a exposição à água não se misturam. E a parte mais complicada é que é difícil evitar a acumulação de humidade no seu ambiente de trabalho. A água (e o aumento da exposição à água) pode danificar o isolamento do seu motor elétrico, o que, por sua vez, reduz a vida útil global do motor.

   Por conseguinte, é importante encontrar um local quente e seco para guardar o motor. A instalação de dispositivos de monitorização da humidade pode ajudá-lo a manter-se informado sobre as condições ambientais, enquanto os dispositivos de controlo da humidade podem ajudar a manter os níveis de humidade baixos, o que ajuda a reduzir o risco a longo prazo de danos e corrosão causados pela água ou humidade.

5. Distorção harmónica

   As harmónicas, que são tensões e correntes eléctricas num sistema, podem ser um problema significativo no que diz respeito ao seu sistema elétrico. Estes problemas referem-se a qualquer fonte indesejada de volts CA de alta frequência que possa afetar o desempenho do motor. Como o motor não consegue utilizar eficazmente este excesso de energia, esta é distribuída pelos enrolamentos e rolamentos, resultando em perdas internas de energia.

   Ao longo do tempo, a distorção harmónica pode diminuir o desempenho do isolamento dos enrolamentos no interior do motor elétrico, o que pode tornar o seu motor mais suscetível a falhas de desempenho. Pode reduzir as falhas de distorção harmónica instalando um variador de frequência ou pode tentar utilizar um filtro para ajudar a reduzir ao mínimo os danos causados pela distorção harmónica.

6. Contaminação e corrosão

   A contaminação é também um problema comum quando se trata da manutenção do seu motor elétrico. Os contaminantes estão por todo o lado e apresentam-se sob a forma de sujidade, pó e substâncias abrasivas. Infelizmente, quando estas substâncias entram nas partes internas do motor, podem causar corrosão e desgaste adicionais ao longo do tempo.

   A boa notícia é que é possível evitar a contaminação e a corrosão através da implementação de normas de trabalho seguras e da utilização de lubrificantes na própria máquina. Também é importante lembrar aos seus engenheiros que devem manter os seus espaços de trabalho limpos e tomar medidas adicionais para colocar o motor longe de máquinas que possam contribuir para a poluição do ar.

Reserve algum tempo para proteger o motor elétrico contra falhas.

Em última análise, existem muitos elementos e factores que podem causar a falha de um motor elétrico ou prejudicar o seu desempenho. É importante conhecer e compreender as avarias dos motores eléctricos para definir os dispositivos de proteção mais adequados a cada caso.

Como máquinas não estáticas, os motores estão sujeitos a tensões eléctricas e mecânicas.

Quando pensamos em elementos de proteção, temos de começar por considerar as avarias do motor, que se dividem em três tipos básicos: eléctricas, mecânicas e mecânicas, evoluindo para eléctricas.

As falhas mais comuns do motor são:

• Sobreaquecimento

• Falha no isolamento

• Sobrecargas (eléctricas e mecânicas)

• O desequilíbrio de fases e qualquer desequilíbrio de tensão conduzirão a um desequilíbrio de corrente ainda maior.

• Falha do rolamento

• Desalinhamento do veio

• Rotor bloqueado

• Vibração

O sobreaquecimento pode ocorrer devido ao sub-dimensionamento do motor, arrefecimento insuficiente a baixa velocidade quando se utilizam variadores de velocidade, alterações na carga do motor, tais como equipamento parado e condições ambientais quentes.

A rutura do isolamento, que leva à queima do enrolamento, envolve um curto-circuito no motor ou no circuito de alimentação do motor e pode ser causada por sobreaquecimento, sobrecargas e sobretensões.

Cerca de 80% das avarias dos motores eléctricos resultam de danos no enrolamento do estator do motor e de avarias nos rolamentos.

A falha de rolamentos em motores pode ser uma indicação de que os rolamentos não são adequados para a aplicação.

Um motor montado verticalmente requer rolamentos diferentes de um motor horizontal. Um motor que accione um acionamento de correia grande ou múltipla necessitará de rolamentos capazes de suportar grandes cargas radiais. Um motor aparafusado a uma placa de base deformada irá deformar-se.

Os rolamentos são muitas vezes pequenos em comparação com outros componentes principais do motor, o que os torna particularmente vulneráveis a danos e desgaste; alguns estudos atribuem mais de metade de todas as avarias de motores eléctricos industriais ao mau funcionamento dos rolamentos, a maioria das quais se deve a uma lubrificação insuficiente ou excessiva. Outra causa importante de falha dos rolamentos é o desalinhamento.

O desalinhamento do veio destrói os rolamentos muito antes da sua vida útil total.

O eixo do motor deve estar diretamente alinhado com o eixo que está a acionar.

Isto só pode ser conseguido utilizando técnicas de alinhamento de precisão, como o laser.

Outros problemas que podem ocorrer com os motores incluem a entrada de água e poeira nas bobinas do estator ou na caixa de terminais, causando curto-circuitos, pés macios do motor aparafusados fora de nível, montagem incorrecta do motor ou tipo de caixa e desequilíbrio elétrico ou mecânico... .

O ruído indica problemas no motor, mas normalmente não causa danos. No entanto, o ruído é frequentemente acompanhado de vibrações.

A vibração pode causar danos de várias formas. Tende a afrouxar os enrolamentos e danifica mecanicamente o isolamento por fissuração, descamação ou desgaste do material. A fragilização dos fios condutores por movimento excessivo e as faíscas das escovas nos comutadores ou nos anéis colectores de corrente também se devem à vibração. Por último, a vibração pode acelerar a falha dos rolamentos, fazendo com que as esferas se "desprendam", que os rolamentos de casquilho fiquem magoados e percam a sua forma ou que os alojamentos se soltem nos alojamentos.

Sempre que se verificar a existência de ruído ou vibração num motor em funcionamento, a fonte deve ser isolada e corrigida imediatamente. O que parece ser uma fonte óbvia de ruído ou vibração pode ser um sintoma de um problema oculto. Por conseguinte, é frequentemente necessária uma investigação exaustiva.

O ruído e a vibração podem ser causados por um veio do motor desalinhado ou podem ser transmitidos ao motor a partir da máquina accionada ou do sistema de transmissão de potência. Podem também ser o resultado de um desequilíbrio elétrico ou mecânico no motor.

O desequilíbrio elétrico ocorre quando a atração magnética entre o estator e o rotor é desigual na periferia do motor. Isto faz com que o eixo se desvie à medida que roda, criando um desequilíbrio mecânico. O desequilíbrio elétrico indica normalmente uma falha eléctrica, como um enrolamento aberto do estator ou do rotor, uma barra ou anel aberto nos motores de gaiola de esquilo ou enrolamentos de campo em curto-circuito nos motores síncronos. Uma folga de ar irregular, normalmente devida a rolamentos de manga muito gastos, também causa desequilíbrio elétrico.

As principais causas de falhas de desequilíbrio mecânico em motores eléctricos incluem uma montagem distorcida, um veio dobrado, um rotor mal equilibrado, peças soltas no rotor ou rolamentos defeituosos. O ruído também pode ser causado pelo impacto da ventoinha na estrutura, na caixa ou por objectos estranhos no interior da caixa. Se as chumaceiras estiverem defeituosas, como indicado pelo ruído excessivo das chumaceiras, determine porque é que as chumaceiras falharam.

Outro problema que os motores podem enfrentar é um longo tempo de arranque.

Se um motor for sujeito a muitos arranques sucessivos, os enrolamentos do rotor ou as barras do rotor podem aquecer ao ponto de danificar as ligações eléctricas entre as barras do rotor e os anéis terminais.