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Armazenagem de mquinas eltricas girantes - Novembro/2012

Armazenagem de mquinas eltricas girantes de mdio porte Jorge Luis Morales Gularte WEG Brasil gularte@weg.net Resumo As mquinas eltricas girantes utilizadas nas mais diversas aplicaes so fornecidas nas condies ideais de funcionamento e, em princpio, deveriam operar o quanto antes possvel. Dependendo da aplicao, a mquina pode ficar armazenada por semanas, meses e at anos, at que seja instalada e comece a operar. Isto pode ocasionar alteraes nas suas propriedades eltricas e mecnicas. Muitos fatores influenciam nas propriedades da mquina durante o perodo de armazenagem, como por exemplo, temperatura ambiente, umidade, poluio, agentes corrosivos, maresia, vibrao, etc. As reas de manuteno das empresas esto cada vez mais adotando medidas preventivas para evitar problemas operacionais quando da colocao em operao ou substituio de motores ou geradores eltricos. Os principais efeitos provocados por longos perodos de armazenagem so a corroso das partes usinadas, danos nos mancais e a reduo da resistncia de isolamento dos enrolamentos. muito importante que os usurios tenham conscincia de que a manuteno preventiva durante a armazenagem to importante quanto a manuteno durante o funcionamento de suas mquinas. Vrios procedimentos e medidas devem fazer parte do plano de manuteno para armazenagem de mquinas. Neste artigo sero abordados os problemas que podem ocorrer com as mquinas eltricas girantes de mdio porte sujeitas a longos perodos de armazenagem e os cuidados que devem ser tomados para que estes problemas no ocorram ou sejam minimizados. Entende-se por mdio porte, mquinas eltricas com tamanho de carcaa IEC de 280 a 1250 e tamanho de carcaa NEMA 44 a 200. NDICE DE TERMOS: MQUINAS ELTRICAS, ARMAZENAGEM, MANUTENO; 1 INTRODUO So vrias as situaes em que os usurios de mquinas eltricas girantes necessitam armazen-las ou permanecer com as mesmas paradas por longos perodos. Dentre elas pode-se destacar: A necessidade cada vez maior das indstrias

manterem mquinas sobressalentes em estoque para evitar paradas prolongadas para manuteno e manter seus processos de fabricao em operao;

A construo de novas plantas industriais ou usinas de gerao de energia que necessitam permanecer com suas mquinas armazenadas at o inicio das operaes;

Paradas prolongadas para manuteno. Pode-se considerar armazenagem prolongada quando uma mquina permanece parada por um perodo superior a 2 meses e, portanto, j requer cuidados especiais de manuteno. Por isso, as empresas esto buscando cada vez mais informaes e planejando no s a manuteno das mquinas em operao, como tambm das que esto paradas. Um bom plano de manuteno preventiva pode evitar muitos problemas no momento do

comissionamento e colocao em operao de mquinas paradas por longos perodos. Mquinas com caractersticas construtivas especiais muitas vezes requerem cuidados especficos durante a armazenagem. Partes e peas fornecidas separadamente da mquina tambm requerem cuidados especiais quando armazenadas por longos perodos. Neste artigo so mencionadas as partes construtivas que requerem manuteno, os procedimentos que devem ser adotados para manuteno durante a armazenagem, bem como os cuidados antes da colocao em operao de motores de induo, motores e geradores sncronos, motores e geradores de corrente contnua, nas construes horizontal e vertical, utilizadas nas mais diversas aplicaes. Todas as inspees e procedimentos devem ser realizados por pessoas experientes e com profundo conhecimento em mquinas eltricas girantes.

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2 PARTES CONSTRUTIVAS A 0Figura 1 mostra o exemplo de um motor de induo em corte enumerando as principais peas que normalmente fazem parte de uma mquina eltrica girante, conforme segue: 1. Carcaa 2. Estator 3. Rotor 4. Mancal 5. Eixo 6. Ventiladores 7. Trocador de calor ar-ar

Figura 1: Peas de um motor de induo 3 ARMAZENAGEM PROLONGADA Quando armazenada por um longo perodo antes da colocao em operao, a mquina fica exposta a influncias externas, como flutuaes de temperatura, umidade, agentes agressivos, etc. As partes externas usinadas como eixo, flanges e os espaos vazios no interior da mquina, como os dos mancais, da caixa de ligao e dos enrolamentos, ficam expostos a estes agentes. Como consequncia, aps perodos prolongados de armazenagem, a resistncia de isolamento dos enrolamentos pode diminuir, os mancais e as partes usinadas podem oxidar e as propriedades do lubrificante dos mancais podem ser alteradas. Todas estas influncias aumentam o risco de falhas no funcionamento ou danos na mquina durante a colocao em operao. 4 LOCAL DE ARMAZENAGEM Preferencialmente as mquinas eltricas girantes devem ser armazenadas em local fechado, coberto, limpo, ventilado, isento de umidade e agentes corrosivos, assim como, isentos de vibrao e variaes bruscas de temperatura. necessrio tambm que o local de armazenagem possua rede eltrica para alimentao das resistncias de aquecimento. O espao ao redor de cada mquina armazenada

deve ser suficiente para que o operador de manuteno possa ter acesso fcil para realizar as inspees e testes peridicos necessrios. 5 ARMAZENAGEM EXTERNA No recomendado que as mquinas eltricas girantes sejam armazenadas em ambientes abertos e sem cobertura, pois a ao do tempo ocasiona srios danos nestes equipamentos. Se esta situao no puder ser evitada, algumas medidas de proteo devem ser tomadas, tais como, colocar a embalagem sobre estrados ou fundaes para evitar que se afunde no solo, cobrir completamente a embalagem com uma lona ou plstico resistente e providenciar uma cobertura (telhado) para evitar a ao direta da chuva, sol, neve, poeira, maresia ou outro agente nocivo mquina. 6 INSPEES Para que sejam mantidas as caractersticas originais e para evitar problemas durante a colocao em operao, as mquinas armazenadas devem ser inspecionadas periodicamente e os registros das inspees devem ser arquivados. 6.1 INSPEO DA PINTURA

Alm da funo esttica, a pintura serve tambm como proteo contra corroso. A inspeo da pintura deve ser feita periodicamente durante o perodo de armazenagem das mquinas e reparada quando necessrio. 6.2 INSPEO DAS PARTES USINADAS As superfcies usinadas expostas das mquinas devem ser revestidas com um agente anticorrosivo. Este agente deve permanecer nestas superfcies at a instalao da mquina e, reposto sempre que for necessrio. Para remoo desta proteo durante a instalao da mquina, utiliza-se um diluente alqudico especfico.

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Figura 2: Anti-corrosivo nas partes usinadas 6.3 INSPEO DAS CAIXAS DE LIGAO Durante as inspees peridicas das mquinas armazenadas, as caixas de ligao precisam ser inspecionadas com o objetivo de detectar quaisquer sinais de umidade, corroso ou falhas na vedao. A vedao da tampa no devem permitir a passagem de umidade ou sujeira para o interior da mquina. Inspecionar os isoladores, conectores e barras de ligao dos condutores e substituir os que apresentarem sinais de trincas, pedaos quebrados ou outros danos fsicos. As caixas de ligao que apresentarem sinais de corroso devem ser recuperadas ou substitudas antes de efetuar qualquer ligao eltrica.

Figura 3: Caixas de ligao 6.4 INSPEO DAS ESCOVAS Quando a mquina possuir escovas eltricas, estas devem ser levantadas no porta-escovas ou retiradas da mquina durante o perodo em que ficar armazenada, evitando assim marcaes ou corroso dos anis coletores ou comutador. Os anis coletores devem ser cobertos com parafina ou um fino filme de leo. importante lembrar-se de remover completamente esta proteo antes de colocar a mquina em operao.

Figura 4: Escovas retiradas dos porta-escovas 7 PRESERVAO DOS MANCAIS Os mancais possuem peas de contato metlico deslizante que requerem condies excepcionais para o seu bom funcionamento e por consequncia o da mquina. Por isso, um dos itens de manuteno mais importantes durante a armazenagem. A condio ideal de conservao do mancal quando est em funcionamento, girando e lubrificando seus componentes. Na condio esttica, se no forem seguidos os procedimentos de manuteno e conservao, a ao do tempo pode causar danos aos mancais que sero identificados por falha de funcionamento quando a mquina entrar em operao. Neste captulo, so relacionados os principais tipos de mancais, posies de montagem e os cuidados requeridos durante o perodo de armazenagem ou parada da mquina. 7.1 TRAVA PARA TRANSPORTE Para evitar danos nos mancais durante o manuseio e transporte das mquinas, deve ser utilizada uma trava no eixo, conforme exemplo mostrado na 1Figura 5, mantendo-a durante o perodo de armazenagem e retirando-a para os procedimentos de manuteno dos mancais. Aps o procedimento preditivo ter sido finalizado, se a mquina permanecer armazenada, o dispositivo de trava do eixo deve ser instalado novamente e retirado quando a mquina for instalada.

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Figura 5: Trava do eixo 7.2 MANCAIS DE MQUINAS HORIZONTAIS 7.2.1 MANCAIS DE ROLAMENTO A 2Figura 6 mostra um mancal de rolamento com lubrificao graxa e a 3Figura 7 mostra um mancal de rolamento com lubrificao a leo. Os mancais de rolamentos so lubrificados na fbrica para realizao dos ensaios na mquina e o lubrificante deve permanecer nos mancais durante todo o perodo de armazenagem. Caso os mancais de rolamento a leo tenham sido transportados sem leo, estes devem ser preenchidos com o tipo e nvel de leo especificado pelo fabricante para manter a mquina armazenada. Para lubrificar e conservar as partes internas dos mancais recomendvel que o eixo da mquina seja girado de 10 a 15 rotaes a cada 2 meses. Para isso, necessrio retirar a trava do eixo. Aps 6 meses de armazenagem, os mancais precisam ser relubrificados e aps 2 anos recomenda-se desmontar, lavar e inspecionar e relubrificar os mancais. Os fabricantes de rolamentos recomendam que rolamentos blindados, que no permitem relubrificao, sejam substitudos aps 2 anos de armazenagem.

Figura 6: Mancal de rolamento a graxa

Figura 7: Mancal de rolamento a leo 7.2.2 MANCAIS HIDRODINMICOS Os mancais hidrodinmicos, tambm conhecidos como mancais de deslizamento ou mancais de bucha, so lubrificados na fbrica para realizao dos ensaios na mquina e o lubrificante deve permanecer nos mancais durante todo o perodo de armazenagem. Caso os mancais tenham sido transportados sem leo, devem ser preenchidos com o tipo e nvel de leo especificado pelo fabricante para manter a mquina armazenada. O procedimento de conservao do mancal hidrodinmico durante o perodo de armazenagem pode variar de acordo com o tipo de mancal. Para o tipo mais comum, com depsito de leo e anel pescador, o procedimento recomendado girar o eixo de 10 a 15 rotaes com velocidade de no mnimo 30rpm a cada 2 meses. Os mancais hidrodinmicos com crter seco e sem anel pescador necessitam de lubrificao forada para seu funcionamento, assim como, para que seja efetuado o giro do eixo recomendado durante a armazenagem, o sistema de lubrificao externa ou o sistema de leo de alta presso (jacking), quando houver, precisa estar ligado. Se no for possvel girar o eixo da mquina, recomenda-se desmontar os mancais, limp-los e aplicar um composto anticorrosivo, nos casquilhos, superfcie de contato do eixo e partes internas do mancal. Tambm recomendado colocar bolsas de desumidificadores (slica-gel) no seu interior para absorver a umidade. Montar novamente o mancal e, para evitar a penetrao de umidade e impurezas, necessrio selar completamente o mancal, fechando os furos roscados e selando os interstcios entre eixo e mancal com fita adesiva a prova dgua. Para conservar as partes internas do mancal, este procedimento deve ser repetido a cada 6 meses de armazenagem e aps 2 anos recomenda-se desmontar o mancal e preservar as peas.

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Figura 8: Mancal hidrodinmico 7.2.3 MQUINAS COM MANCAL NICO Para algumas aplicaes especficas, as mquinas eltricas podem ter mancal somente na parte traseira, sendo o acoplamento feito pelos eixos e flanges das mquinas acopladas. Devido ao fato de a mquina no possuir mancal dianteiro, o eixo permanece travado durante o perodo de armazenagem e a trava somente retirada no momento da instalao. Se o mancal traseiro for de rolamento, este precisa ser relubrificado a cada 6 meses e antes da entrada em operao, necessria tambm uma avaliao das condies do rolamento antes de colocar a mquina em funcionamento. Se o mancal traseiro for do tipo hidrodinmico, a conservao do mancal baseia-se na proteo dos casquilhos, da superfcie de contato do eixo e das partes internas do mancal com a aplicao de anticorrosivo, assim como a utilizao de desumidificadores e selagem do mancal, conforme procedimento descrito no item 47.2.2. Antes da entrada em operao, o mancal hidrodinmico precisa ser desmontado para avaliar as condies do mancal e principalmente do casquilho inferior, que esteve sujeito ao peso do rotor da mquina.

Figura 9: Mquina com mancal nico

7.3 MANCAIS DE MQUINAS VERTICAIS Os tipos de mancais utilizados em mquinas eltricas girantes com montagem vertical dependem do tamanho, das caractersticas da mquina eltrica e das caractersticas da mquina acoplada a ela. A velocidade da mquina, o empuxo axial imposto pela carga e o sentido da carga so os fatores preponderantes para esta definio. As recomendaes para conservao dos mancais de mquinas verticais durante a armazenagem variam de acordo com o tipo de mancal, conforme segue:

Figura 10: Exemplo de mquina eltrica girante vertical 7.3.1 MANCAIS VERTICAIS DE ROLAMENTO

LUBRIFICADOS A GRAXA A conservao dos mancais de rolamento a graxa com montagem vertical, baseia-se na lubrificao de suas partes internas, girando o eixo da mquina de 10 a 15 rotaes a cada 2 meses e efetuando a relubrificao a cada 6 meses de armazenagem. Aps 2 anos de armazenagem os rolamentos relubrificveis devem ser desmontados, lavados e relubrificados e, se os rolamentos forem do tipo blindados, devem ser substitudos.

Figura 11: Mancal lubrificado a graxa - superior

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Figura 12: Mancal lubrificado a graxa - inferior 7.3.2 MANCAIS VERTICAIS DE ROLAMENTO

LUBRIFICADOS A LEO Em mquinas com mancais de rolamento submerso em leo, permitido fazer o giro do eixo fazendo circular o leo pelas partes de contato. Os mancais de rolamento no submerso em leo precisam que as partes de contato sejam lubrificadas antes de efetuar o giro do eixo. Quando os mancais possuem auto-bombeamento de leo, a rotao mnima para bombeamento de leo deve ser respeitada, por isso, recomendado que a mquina seja acionada na rotao nominal para que o leo seja bombeado para os mancais e lubrific-los. Os mancais com rolamento no submerso podem ainda ter lubrificao forada atravs de uma bomba de leo externa ou sistema de nvoa de leo (oil mist). Para estes casos o sistema de lubrificao dos mancais precisa ser acionado antes de efetuar o giro do eixo da mquina para manter lubrificadas as partes internas do mancal.

Figura 13: Mancal de rolamento vertical lubrificado a leo - submerso

Figura 14: Mancal de rolamento vertical lubrificado por bombeamento de leo 7.3.3 MANCAIS HIDRODINMICOS

VERTICAIS Mquinas verticais com mancais hidrodinmicos normalmente so compostas com um dos mancais do tipo guia/escora e outro mancal guia. O peso do rotor e o empuxo da carga so suportados pelas sapatas do mancal escora e guia. Durante o perodo de armazenagem, para que seja efetuado o giro do eixo recomendado para conservao dos mancais, necessrio que o rotor seja suspenso alguns milmetros com uma alavanca ou macaco hidrulico para criar o filme de leo entre as sapatas e o runner do mancal, possibilitando assim o giro do eixo que deve ser feito a cada 2 meses. Caso no seja possvel girar o eixo da mquina, recomenda-se desmontar os mancais, limp-los e aplicar um composto anticorrosivo. Recomenda-se tambm a aplicao de bolsas de desumidificador (slica gel) no interior do mancal para absorver a umidade. Montar o mancal novamente, fechando os furos roscados e selando os interstcios entre o eixo e o mancal atravs de fita adesiva prova dgua para no haver penetrao de impurezas e umidade. Todos os flanges (ex.: entrada e sada de leo) devem ser selados. Repetir este procedimento a cada 6 meses, substituindo tambm os desumidificadores. Se o perodo de armazenagem for superior a 2 anos, recomenda-se desmontar o mancal e preservar as peas.

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Figura 15: Mancal hidrodinmico vertical (escora e guia)

Figura 16: Mancal hidrodinmico vertical (guia) 8 PRESERVAO DO ISOLAMENTO 8.1 RESISTNCIA DE ISOLAMENTO Quando um material isolante separa dois condutores sob influncia de uma diferena de potencial, aparecem correntes de fuga. A resistncia de isolamento corresponde resistncia que o material isolante oferece passagem dessa corrente de fuga, a qual pode circular atravs da massa isolante ou pela sua superfcie. 8.2 EFEITO DA UMIDADE NO ISOLAMENTO Independentemente do estado de limpeza da superfcie do enrolamento, se a temperatura do enrolamento estiver abaixo do ponto de condensao do ar ambiente, uma pelcula de umidade pode se formar sobre a superfcie de isolamento, o que pode reduzir a resistncia de isolamento ou ndice de polarizao. O efeito mais evidente se a superfcie est tambm contaminada, ou se houver fissuras no isolamento. Durante o perodo de armazenagem, principalmente em ambientes com rpidas mudanas de temperatura, o interior da mquina deve ser mantido com temperatura de 2 a 3C acima da temperatura ambiente para evitar a condensao de gua no interior da mquina. Isto pode ser conseguido ligando a resistncia de aquecimento que normalmente fornecida como acessrio da mquina.

Se a mquina no possuir resistncia de aquecimento, podem ser utilizadas lmpadas incandescentes ou outro tipo de aquecedor no interior da mquina. O dreno, normalmente localizado na parte inferior da mquina, deve ser aberto periodicamente para a remoo da possvel gua condensada. 8.3 CONTROLE DA RESISTNCIA DE

ISOLAMENTO A resistncia de isolamento dos enrolamentos deve ser medida regularmente durante a armazenagem das mquinas para garantir que os nveis de umidade e outros fatores ambientais no esto provocando danos ao isolamento dos enrolamentos. O objetivo do controle da resistncia de isolamento durante o perodo de armazenagem e antes da entrada em operao a obteno de um alerta quando esta resistncia reduzir para um nvel em que uma falha no isolamento pode ocorrer quando o enrolamento for energizado com sua tenso nominal. Constantes redues nos valores da resistncia de isolamento indicam presena de umidade e/ou sujeira nos enrolamentos e devem ser eliminadas. 8.4 MEDIO DA RESISTNCIA DE

ISOLAMENTO

A medio da resistncia de isolamento feita com um equipamento especfico (meghmetro) para medio de alta resistncia em M. A alta tenso CC imposta pelo equipamento causar um pequeno fluxo de corrente (micro-ampres) atravs do enrolamento e da isolao. A intensidade da corrente eltrica depende da tenso aplicada, da capacitncia do sistema, da resistncia eltrica total e da temperatura do material. Para uma tenso fixa, quanto maior a corrente, menor a resistncia (U=I.R, R=U/I). A resistncia total a soma da resistncia interna do condutor (valor pequeno) mais a resistncia da isolao em M. O valor da resistncia de isolamento varia inversamente, em base exponencial, temperatura do enrolamento, por isso, durante o teste de resistncia de isolamento, a temperatura do enrolamento deve ser registrada e o valor da resistncia de isolamento medido deve ser referido para 40C, conforme curva da 5Figura 17, fornecida pela norma NBR 5383 / IEEE-43. As tenses de teste para os enrolamentos, recomendadas pela norma IEEE-43, esto mostradas na 6Tabela 1:

Sapatas

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Tabela 1: Tenses de teste

Tenso nominal do enrolamento (V)

Teste de resistncia de isolamento - tenso contnua (V)

< 1000 500 1000 - 2500 500 - 1000 2501 - 5000 1000 - 2500

5001 - 12000 2500 - 5000 > 12000 5000 - 10000

Figura 17: Coeficiente de variao da resistncia de isolamento em funo da temperatura

8.4.1 ENROLAMENTOS DO ESTATOR Para medir a resistncia de isolamento dos enrolamentos do estator da mquina, o medidor (meghmetro) deve ser conectado entre a carcaa da mquina e os terminais do estator, conforme exemplo da 7Figura 18, sendo que a carcaa tem que estar aterrada. Esta medio normalmente feita diretamente na caixa de ligao da mquina.

Figura 18: Conexo do meghmetro Este teste no avalia a integridade da isolao entre espiras ou entres as fases do enrolamento e sim as condies da isolao do enrolamento em relao parte aterrada da mquina. 8.4.2 ENROLAMENTOS DO ROTOR Para medio da resistncia de isolamento do enrolamento do rotor de mquinas sncronas brushless (motores e geradores) necessrio que a mquina possua acesso excitatriz. A medio feita entre os cabos de ligao do rotor e o eixo da mquina. Para isso necessrio soltar os cabos do rotor ligados roda de diodos do rotor da excitatriz.

Figura 19: Exemplo de roda de diodos de uma mquina sncrona brushless Em mquinas que possuem anis coletores (motores sncronos, geradores sncronos e motores assncronos de anis), a medio feita entre os anis coletores e o eixo da mquina. Para isso necessrio levantar ou retirar todas as escovas.

M M

Cabos do rotor

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Figura 20: Exemplo de anis coletores e escovas de uma mquina sncrona Em mquinas de corrente contnua, a medio feita entre o comutador e o eixo do motor, com as escovas levantadas ou retiradas da mquina.

Figura 21: Comutador de um motor CC 8.4.3 ENROLAMENTOS DAS EXCITATRIZES

DE MQUINAS SNCRONAS Em mquinas sncronas brushless, a medio da resistncia de isolamento dos enrolamentos do estator da excitatriz principal e excitatriz auxiliar (PMG) pode ser feita diretamente na caixa de ligao entre os terminais de ligao e a carcaa. Para medio no rotor da excitatriz principal, necessrio desconectar os cabos do enrolamento do rotor principal ligados aos diodos. Soltar tambm as ligaes do enrolamento do rotor da excitatriz na roda de diodos. A medio feita entre os fios ou cabos do enrolamento do rotor da excitatriz e a carcaa. 8.4.4 COMPONENTES ISOLADOS Assim como os enrolamentos so isolados eletricamente da parte estrutural da mquina, outros componentes, como isoladores, porta-escovas e acessrios (resistncia de aquecimento, sensores de temperatura, etc.) tambm so isolados e necessitam ser inspecionados durante a armazenagem para assegurar que a resistncia de isolamento esteja dentro dos valores recomendados.

As tenses de teste utilizadas normalmente para estes componentes so de 500V para resistncias de aquecimento e porta-escovas e 100V para os demais acessrios. O teste de resistncia de isolamento com aplicao de tenso no recomendado para os sensores de temperatura. 8.4.5 MANCAIS ISOLADOS Algumas mquinas podem ter um dos mancais isolado ou ambos. Um bom isolamento no mancal necessrio para eliminar a possibilidade de circulao de corrente no mancal, que pode ser induzida por tenses do eixo em mquinas grandes. A verificao da resistncia de isolamento do mancal uma operao feita na fbrica durante a montagem final e testes da mquina. Durante a armazenagem da mquina montada, a medio da isolao do mancal somente pode ser feita quando ambos os mancais forem isolados. A medio feita diretamente de cada mancal para o eixo, tomando-se o cuidado de retirar a escova de aterramento do eixo (se houver). Em mquinas em que somente um dos mancais isolado, no possvel fazer a medio da resistncia de isolamento do mancal isolado sem que outro mancal seja desmontado e isolado. Nestes casos a medio recomendada somente quando a mquina for desmontada para manuteno. A resistncia de isolamento mnima recomendada para mancais isolados de 10k. 8.5 NDICE DE POLARIZAO Outro mtodo para determinar a qualidade da isolao de uma mquina eltrica o teste de ndice de polarizao (IP). O ndice de polarizao a proporo de duas leituras de tempo-resistncia: uma tomada depois de 1 minuto e a outra depois de 10 minutos do inicio do teste. Os resultados do ndice de polarizao so obtidos dividindo-se o valor de teste de 10 minutos pelo valor de teste de 1 minuto. Um valor baixo de ndice de polarizao indica problemas com a isolao. O item 88.7 mostra o valor mnimo recomendado para IP, segundo a norma IEEE-43.

Anis coletores

Comutador

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8.6 TESTE DE ABSORO DIELTRICA O teste de tempo-resistncia pode ser feito em mquinas eltricas, independente do tamanho e da temperatura. A tenso de teste aplicada em um perodo de 10 minutos, com os dados registrados a cada 10 segundos do primeiro ao ltimo minuto. A interpretao da curva da resistncia de isolamento em funo do tempo determina a condio da isolao. Quando a isolao est boa, a resistncia de isolamento comea baixa e cresce medida que a corrente de fuga capacitiva diminui, conforme curva mostrada na 9Figura 22. Este teste particularmente valioso para determinar o grau de umidade e entrada de leo que geram correntes de fuga e eventualmente circuitos em curto-circuito, causando um efeito de achatamento na curva de absoro dieltrica mostrada na 1Figura 22.

Figura 22: Absoro dieltrica 8.7 AVALIAO DO ISOLAMENTO De acordo com a norma IEEE-43, o valor mnimo recomendado para resistncia de isolamento e ndice de polarizao em mquinas eltricas girantes, referido para 40C, deve ser considerado conforme 1Tabela 2: Tabela 2: Valores mnimos de RI e IP

Enrolamento testado RI1min Fabricado antes de 1970 kV + 1 Fabricado aps 1970 100M Enrolamentos em geral com kV < 1. 5M ndice de polarizao (IP) mnimo = 2

8.8 MTODOS DE SECAGEM DOS

ENROLAMENTOS

8.8.1 PREMISSAS Se a resistncia de isolamento medida for menor do que os valores recomendados na 1Tabela 2 e a causa determinante para isso for umidade, os enrolamentos devem ser submetidos a um procedimento de secagem. A temperatura final recomendada para secagem

de enrolamentos isolados de 120C. Em todos os procedimentos de secagem, a resistncia de isolamento e a temperatura dos enrolamentos devem ser monitoradas durante todo o processo. A temperatura do enrolamento no deve ultrapassar a temperatura mxima da classe de isolamento e o procedimento pode ser finalizado quando os valores de resistncia de isolamento se tornarem constantes. 8.8.2 SECAGEM EM ESTUFA A secagem do enrolamento em estufa exige que a mquina seja desmontada e somente a parte onde o enrolamento (rotor, estator, etc.) se encontra deve ser submetida ao processo de secagem. A temperatura deve ser aumentada gradativamente at atingir o valor desejado e o incremento de temperatura recomendado de no mximo 30C por hora. Para evitar a formao de vapor no interior do enrolamento, recomenda-se manter a temperatura de 80C por aproximadamente 6 horas antes de atingir a temperatura mxima de secagem (120C). 8.8.3 SECAGEM COM AQUECEDORES

ELTRICOS INTERNOS O processo constitui em aplicar calor dentro da carcaa da mquina, sem a necessidade de desmont-la, atravs de lmpadas incandescentes ou aquecedores eltricos e direcionar um ventilador ou exaustor no enrolamento para retirada da umidade. Aquecedores radiantes, que geram calor atravs de ondas infravermelhas, no so recomendados para este processo, pois algumas partes do enrolamento podem aquecer demais e queimar antes que outras partes do enrolamento atinjam a temperatura desejada. 8.8.4 SECAGEM COM AR QUENTE

FORADO Para utilizar o processo de secagem do enrolamento utilizando ar quente forado necessrio construir um sistema com duto e aquecedores eltricos. Este dispositivo instalado em uma das entradas de ar da mquina (mquinas abertas) ou atravs de uma das aberturas para inspeo (mquinas fechadas), sendo que o lado oposto deve ter uma abertura para sada do ar. O ar quente soprado para o interior da mquina que passa atravs dos enrolamentos secando-os e retirando a umidade. Neste processo no necessrio desmontar a mquina.

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8.8.5 SECAGEM POR CIRCULAO DE CORRENTE ELTRICA

Um dos meios mais eficazes de secagem dos enrolamentos de uma mquina eltrica pela circulao de corrente atravs destes enrolamentos. Dentre os mtodos recomendados est a aplicao de tenso nos terminais do enrolamento atravs de uma fonte de tenso contnua (12 ou 24 Vcc) com capacidade para alta corrente e possibilidade de ajuste de tenso (normalmente so utilizadas mquinas de solda). Fontes de corrente alternada tambm podem ser utilizadas, porm, somente quando houver a possibilidade de remoo do rotor do interior da mquina para impedir seu aquecimento excessivo. Em geradores e motores sncronos a circulao de corrente pode ser feita com a mquina funcionando como gerador e os terminais do enrolamento do estator ligados em curto-circuito. 8.8.5.1 SECAGEM DOS ENROLAMENTOS DO

ESTATOR O procedimento de secagem dos enrolamentos do estator de mquinas eltricas girantes em geral (motores e geradores) pode ser feito com a mquina parada e sem desmont-la. Os enrolamentos devem ser ligados em srie para que a mesma corrente circule atravs de todos os enrolamentos. A tenso CC deve ser aplicada nos enrolamentos e elevada lentamente at atingir em torno de 15% a 25% da corrente nominal do enrolamento. Manter a tenso neste nvel e acompanhar a elevao da temperatura atravs dos sensores de temperatura. Quando a temperatura do enrolamento estabilizar, aumentar a tenso gradativamente, de tal forma que o incremento de temperatura fique na ordem de 30C por hora. Ao atingir 80C, manter essa temperatura do enrolamento por aproximadamente 6 horas e posteriormente aument-la at atingir a temperatura mxima de secagem (120C), permanecendo por mais 2 ou 3 horas at que o enrolamento esteja totalmente seco. Em enrolamentos trifsicos com somente 3 terminais acessveis, a aplicao da corrente deve ser feita entre uma das fases e as outras duas ligadas em paralelo, alternando a ligao das fases a cada hora. A fase conectada sozinha ter o dobro da corrente das demais e sua temperatura dever ser preferencialmente monitorada e controlada.

8.8.5.2 SECAGEM PELO MTODO DE CURTO-CIRCUITO

Especificamente para mquinas sncronas (motores e geradores) pode ser utilizada uma das formas mais simples e econmicas de secagem dos enrolamentos. Para isso a mquina deve ser acionada pela mquina primria (turbina, motor diesel, etc.), girando nas condies de funcionamento normais de rotao, lubrificao dos mancais e refrigerao, porm sem carga. Os terminais do estator so conectados em curto-circuito e a excitao (campo) acionada gradualmente no modo manual, de tal forma que a corrente do estator tambm aumente de forma gradual. Da mesma forma que os outros procedimentos, o incremento de temperatura ideal para secagem do enrolamento de 30C por hora e, para isso, o procedimento deve comear com corrente do estator na ordem de 15% a 25% da corrente nominal do enrolamento, e aumentando gradativamente. A temperatura do enrolamento deve ser monitorada atravs dos sensores de temperatura e no deve ultrapassar a 120C no final do processo. Este mtodo se mostra bastante eficaz, pois permite secar tanto o estator como o rotor da mquina. Com o giro do rotor, o ar circula internamente e ajude a expulsar a umidade para fora da mquina. 8.8.5.3 SECAGEM DOS ENROLAMENTOS DE

ROTORES Para executar a secagem por circulao de corrente em enrolamentos de rotores de geradores e motores sncronos, os quais no possuem sensores para monitoramento da temperatura, necessrio calcular a temperatura do enrolamento durante o procedimento de secagem. Fazendo um registro preciso da resistncia hmica do enrolamento e da temperatura antes de iniciar o procedimento, possvel calcular a temperatura mdia do enrolamento atravs de uma medio precisa, em intervalos de tempo regulares, da corrente eltrica e da tenso continua aplicada durante o procedimento de secagem, conforme segue: Clculo da resistncia hmica do enrolamento:

Re = Vcc / Icc Onde Re = Resistncia do enrolamento em Vcc = Tenso aplicada em V Icc = Corrente contnua medida em A

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Clculo da temperatura mdia do

enrolamento: Te = [(Re-R1) / R1]. (235+t1) + t1 [C]

Onde: Te = temperatura mdia do enrolamento [C]; t1 = temperatura do enrolamento antes do procedimento (praticamente igual a do meio refrigerante) [C]; R1 = resistncia hmica do enrolamento medida antes do procedimento []; Re = resistncia hmica do enrolamento medida durante o procedimento []. Medir a resistncia de isolamento no final do procedimento de secagem, certificando-se de que est dentro dos valores recomendados pela norma IEEE-43. A tenso no deve ser aplicada atravs dos anis coletores, mas diretamente nos cabos do enrolamento do rotor. Este procedimento no aplicado para rotores bobinados de motores de induo (motores de anis) e motores de corrente contnua. 8.8.5.4 CUIDADOS NA SECAGEM DE

ENROLAMENTOS POR CIRCULAO DE CORRENTE

Muita ateno deve ser dada aos seguintes aspectos do procedimento de secagem por circulao de corrente: Cada mquina possui caractersticas

especficas, portanto, antes de iniciar o procedimento de secagem, o fabricante da mquina deve ser sempre consultado a fim de definir os critrios para execuo do procedimento (tenso, corrente, temperatura), etc.

O processo deve ser feito somente quando for constatado que a umidade nos enrolamentos a causa da baixa isolao da mquina.

Quando o enrolamento estiver muito mido, primeiramente deve ser feito uma pr-secagem com ar quente forado.

Em nenhuma fase do processo a temperatura nos enrolamentos poder ultrapassar a temperatura mxima processo (120C).

O incremento temperatura no enrolamento no deve ultrapassar a 30 por hora.

Ao atingir 80C, manter essa temperatura do enrolamento por aproximadamente 6 horas e posteriormente aument-la at atingir a temperatura mxima de secagem (120C),

permanecendo por mais 2 ou 3 horas at que o enrolamento esteja totalmente seco.

O trabalho deve ser realizado por pessoas experientes e com profundo conhecimento do processo, pois a aplicao incorreta de corrente ou controle inadequado da temperatura do enrolamento pode causar danos ou at mesmo a queima completa do enrolamento.

9 PREPARAO PARA ENTRADA EM

OPERAO Para garantir o bom funcionamento de uma mquina eltrica girante que permaneceu armazenada ou parada durante um longo perodo, alguns procedimentos devem ser seguidos antes de coloc-la em operao: A mquina deve ser retirada da embalagem

com cuidado, evitando danos pintura ou s partes externas usinadas;

Inspecionar a mquina externamente, principalmente a pintura, partes usinadas, flanges, eixo;

Efetuar uma limpeza completa da mquina, e remover a proteo anticorroso das partes usinadas externas;

Os mancais devem ser inspecionados e lubrificados antes da entrada em operao;

A resistncia de isolamento dos enrolamentos deve ser medida e atender aos valores mnimos recomendados pela norma IEEE-43;

Em mquinas com escovas, inspecionar os anis coletores ou comutador e recolocar as escovas nos porta-escovas certificando-se de sua livre movimentao destas dentro dos alojamentos;

Verificar o funcionamento de todos os acessrios;

A trava do eixo deve ser retirada e guardada para ser utilizada quando a mquina necessitar ser transportada.

10 EXEMPLOS DE PROBLEMAS DE

MQUINAS ARMAZENADAS SEM OS DEVIDOS CUIDADOS

Os exemplos a seguir relacionados procuram mostrar alguns problemas ocorridos em mquinas eltricas girantes armazenadas ou paradas por longos perodos sem os devidos cuidados.

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Figura 23: Corroso esttica na pista externa do rolamento A 1Figura 23 mostra um rolamento com marcaes significativas de corroso. A corroso no rolamento pode ocorrer devido ao lubrificante no possuir adequados inibidores de ferrugem e corroso para proteger as superfcies metlicas ou pela falta lubrificao das peas metlicas quando os componentes mveis do rolamento permanecem estticos por muito tempo (sem girar).

Figura 24: Impresses superficiais (false brinelling) A 1Figura 24 mostra a pista interna de um rolamento com marcaes superficiais equidistantes. Este tipo de falha causado pela vibrao do rolamento em uma posio esttica que faz com que os elementos rolantes vibrem contra a pista em um s lugar e com o passar do tempo pode at mesmo remover pequenos pedaos de superfcies metlicas.

Figura 25: Marcao no casquilho A 1Figura 25 mostra a falha no casquilho inferior de um mancal hidrodinmico causada pelo peso do eixo. Este tipo de falha ocorre quando o eixo permanece durante um longo perodo esttico, sem haver a formao da camada de leo entre a superfcie deslizante do eixo e o casquilho do mancal.

Figura 26: Umidade nos enrolamentos A 1Figura 26 mostra os enrolamentos com gotas de umidade formada pela condensao de gua no interior da mquina. Este tipo de falha ocorre quando o ambiente de armazenagem sofre variaes significativas de temperatura e no so utilizados aquecedores internos para manter a temperatura interna da mquina superior temperatura ambiente. A umidade causa a reduo da resistncia de isolamento dos enrolamentos.

Figura 27: Corroso no eixo A 1Figura 27 mostra o eixo com sinais significativos de ferrugem e corroso. Isto ocorre quando a pea usinada fica exposta em ambiente mido ou contaminado sem nenhum tipo de proteo anti-corrosiva. 11 RECOMENDAES As surpresas desagradveis causadas por falhas apresentadas durante o comissionamento e colocao em funcionamento de mquinas eltricas girantes podem e devem ser evitadas com procedimentos corretos de inspeo e manuteno durante o perodo de armazenagem. Um bom plano de manuteno durante a armazenagem deve contemplar inspees visuais, limpeza, testes de resistncia de isolamento e ndice de polarizao, preservao dos mancais, conexo da resistncia de aquecimento, inspeo da pintura e partes usinadas expostas, aplicao de anti-corrosivo, e demais procedimentos informados pelo fabricante da mquina.

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12 CONCLUSO Os tipos de mquinas eltricas girantes variam significativamente, conforme seu tamanho, componentes, montagem, aplicao e funcionamento. Guardadas as devidas propores e especialidades, todas as mquinas eltricas girantes precisam de cuidados tanto na armazenagem quanto na colocao em operao. Os tpicos apresentados neste artigo oferecem orientaes e recomendaes para uma correta armazenagem dos principais tipos de mquinas eltricas girantes de mdio porte, porm, necessrio tambm que as caractersticas especficas de cada mquina e as instrues dos fabricantes sejam avaliadas e seguidas com ateno.

13 REFERNCIAS [1] IEEE-43 Recommended Pratice for Testing Insulation Resistance of Rotating Machinery, New York, Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2000. [2] Fowle, Frank Fuller; Knowlton, A. E. Standard Handbook for Electrical Engineers, 7h edition, Washington. [3] Storage of Electric Motors, IEEE, 1995. [4] Electric Motor Storage: Protecting Your Investment, IEEE, 2011. [5] Teste de Resistncia de Isolao Fluke / Vortex. [6] Guide to Electric Motor Bearing Lubrication Exxon Mobil, catalog nr. 02-F2003767,USA, 2002.

1 0BINTRODUO2 1BPARTES CONSTRUTIVAS3 2BARMAZENAGEM PROLONGADA4 3BLOCAL DE ARMAZENAGEM5 4BARMAZENAGEM EXTERNA6 5BINSPEES6.1 13BINSPEO DA PINTURA6.2 14BINSPEO DAS PARTES USINADAS6.3 15BINSPEO DAS CAIXAS DE LIGAO6.4 16BINSPEO DAS ESCOVAS

7 6BPRESERVAO DOS MANCAIS 7.1 17BTRAVA PARA TRANSPORTE7.2 18BMANCAIS DE MQUINAS HORIZONTAIS7.2.1 28BMANCAIS DE ROLAMENTO7.2.2 29BMANCAIS HIDRODINMICOS 7.2.3 30BMQUINAS COM MANCAL NICO

7.3 19BMANCAIS DE MQUINAS VERTICAIS7.3.1 31BMANCAIS VERTICAIS DE ROLAMENTO LUBRIFICADOS A GRAXA7.3.2 32BMANCAIS VERTICAIS DE ROLAMENTO LUBRIFICADOS A LEO7.3.3 33BMANCAIS HIDRODINMICOS VERTICAIS

8 7BPRESERVAO DO ISOLAMENTO8.1 20BRESISTNCIA DE ISOLAMENTO8.2 21BEFEITO DA UMIDADE NO ISOLAMENTO 8.3 22BCONTROLE DA RESISTNCIA DE ISOLAMENTO8.4 23BMEDIO DA RESISTNCIA DE ISOLAMENTO8.4.1 34BENROLAMENTOS DO ESTATOR8.4.2 35BENROLAMENTOS DO ROTOR8.4.3 36BENROLAMENTOS DAS EXCITATRIZES DE MQUINAS SNCRONAS8.4.4 37BCOMPONENTES ISOLADOS8.4.5 38BMANCAIS ISOLADOS

8.5 24BNDICE DE POLARIZAO8.6 25BTESTE DE ABSORO DIELTRICA8.7 26BAVALIAO DO ISOLAMENTO8.8 27BMTODOS DE SECAGEM DOS ENROLAMENTOS 8.8.1 39BPREMISSAS8.8.2 40BSECAGEM EM ESTUFA8.8.3 41BSECAGEM COM AQUECEDORES ELTRICOS INTERNOS 8.8.4 42BSECAGEM COM AR QUENTE FORADO 8.8.5 43BSECAGEM POR CIRCULAO DE CORRENTE ELTRICA

9 8BPREPARAO PARA ENTRADA EM OPERAO10 9BEXEMPLOS DE PROBLEMAS DE MQUINAS ARMAZENADAS SEM OS DEVIDOS CUIDADOS11 10BRECOMENDAES12 11BCONCLUSO13 12BREFERNCIAS