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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

Resumo

As perdas de energia são cada vez menos aceitáveis em sistema de geração

de energia elétrica, quando em paralelo a redução de falhas e prejuízos

associados em máquinas elétricas, o que tem impulsionado para o crescimento

da manutenção preditiva. Uma forma de detectar a perda de energia nos

equipamentos e até mesmo nos painéis elétricos é a termografia. Discorrer

sobre a termografia como uma técnica poderosa na predição de falhas

funcionais e acidentes da indústria não é uma tarefa tão difícil, pois diferente de

outras técnicas, o produto final de uma inspeção termográfica 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

techniques like a vibration analysis, the final product of thermographic

inspection is understood conceptually like self-explanatory.

Keyword: prediction, electrical, thermography, reduction.

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Introdução

Segundo Nascif, 2006, Diretor da Tecém, a manutenção preditiva é um

conjunto de atividades de acompanhamento das variáveis ou parâmetros que

indicam a performance ou desempenho dos equipamentos, de 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

máquina, equipamento, etc., está em condição de funcionamento 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 mecanismo estiver executando seu trabalho de forma irregular, ela

estabelecerá, fatalmente, uma sobrecarga nas demais peças que estão

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.

Segundo Elisangela Pelizzari et al. 2009, a termografia é uma técnica 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

elétricos/eletrônicos, os quais ocasionam a dissipação de calor. 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, nenhum meio físico é necessário para a transferência, pois 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

infravermelhos é um aparelho que detecta energia infravermelha (calor), a

converte em sinal elétrico e produz imagens, efetuando cálculos 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

interpretação dos termogramas que fornecem imagens, em faixas 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

A escala policromática (escala de temperatura) vai do preto (temperatura baixa)

ao branco (temperatura mais elevada) permeando suaves variações 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 através de tonalidades de violeta, azul, rosa, vermelho, laranja e

amarelo. Contudo, existem outras escalas, que são utilizadas conforme 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 sistemas de gerenciamento de manutenção considerados, 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 e dos componentes das máquinas;

Aumento da confiabilidade 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

necessidade de paradas não programadas. Sem contar, a minimização 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

equipamento e treinamento. Considerando diárias de R$900,00 são

necessários 30 dias de serviços, ou seja, 30 diárias por ano para que a partir

de então haja lucro.

EQUIPAMENTO R$ 21.025,00 á R$ 31.992,00

LOCAÇÃO DO

APARELHO

R$950,00 por 8 horas

R$900,00 por 3 a

4 diárias*

R$880,00 por 4 a

6 diárias*

TRINAMNETO 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.

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Caso 1 – Fusível do motor exaustor

Fig. 7 – Foto comum do fusível Fig. 8 – Foto análise do fusível

Neste serviço, realizou-se a substituição do fusível NH 125A, limpeza 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. Portanto, constatou-se o pré-derretimento do terminal, devido os

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contatos internos do contator que estavam deteriorados. De tal modo,

suspeitou-se que o terminal não foi devidamente apertado. Este contator

aciona um motor de corrente contínua da extrusora (o valor do motor não foi

disponibilizado). Para o contator ser 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 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

gerenciamento de manutenção. Sendo assim, os funcionários técnicos

passaram a conviver com ferramentas que possibilitam detectar previamente

problemas. Estes, por sua vez, na ausência da manutenção preditiva não

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poderiam ser detectados, um exemplo é o estudo da termografia em painéis

elétricos. Então, pode-se concluir que a termografia é o mais importante,

eficiente, preciso e seguro método de avaliação de instalações e componentes

elétricos. Além de tratar-se de um ensaio não destrutivo, destaca benefícios

chave, tais como a minimização dos riscos, redução de custos, maior

segurança, melhoria e otimização do desempenho, ou seja, com a manutenção

preditiva e com o auxílio da termovisão pode-se evitar falhas de um

componente elétrico.

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