Manutenção curativa de motores elétricos: caracterização e estratégias para melhorar os serviços de

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Fernando Fernando J. T.J.E.T.Ferreira, E. Ferreira, Francisco Francisco Mário, Mário, Aureliano Aureliano Matos, Matos, Armindo Armindo Teixeira, Teixeira, Francisco Francisco JoséJosé

manutenção manutenção curativa curativa de de motores motores eléctricos eléctricos

{CARACTERIZAÇÃO {CARACTERIZAÇÃOEEESTRATÉGIAS ESTRATÉGIASPARA PARAMELHORAR MELHORAROS OSSERVIÇOS SERVIÇOSDE DE MANUTENÇÃO MANUTENÇÃOCURATIVA CURATIVADE DEMOTORES MOTORESELÉCTRICOS ELÉCTRICOSEM EMPORTUGAL} PORTUGAL}

RESUMO RESUMO Nos Nospaíses paísesdesenvolvidos, desenvolvidos,os osmotores motoreseléctricos eléctricosconsomem, consomem,emem média, média,mais maisdedemetade metadededetoda todaa aenergia energiaeléctrica eléctricaconsumida, consumida, sendo, sendo, sem sem dúvida, dúvida, uma uma dasdas cargas cargas eléctricas eléctricas mais mais importantes. importantes.

OsOs serviços serviços dede manutenção manutenção curativa curativa dede motores motores eléctricos eléctricos interagem interagem com comtodos todosos ossectores, sectores,com comparticular particulardestaque destaquepara parao osector sector industrial, industrial, nono qual qual os os motores motores eléctricos eléctricos sãosão a carga a carga mais mais relerelevante. vante.

Estima-se Estima-se que, que, nana União União Europeia, Europeia, o mercado o mercado dosdos serviços serviços dede manutenção manutenção curativa, curativa, apesar apesar dede parecer parecer irrelevante, irrelevante, representa, representa, emem unidades, unidades, 2 a2 3a vezes 3 vezes o mercado o mercado dosdos motores motores eléctricos eléctricos novos. novos.

Tipicamente, Tipicamente, os os motores motores eléctricos eléctricos sãosão reparados reparados 2 a2 4a vezes 4 vezes aoao longo longododoseuseutempo tempodedevida, vida,sendo sendoeste esteserviço serviçocrucial crucialnana manutenção manutençãodasdassuas suascaracterísticas característicasoriginais. originais.O Oimpacto impactodosdos serviços serviços dede manutenção manutenção curativa curativa nono rendimento rendimento e na e na fiabilidade fiabilidade dosdos motores motores eléctricos eléctricos e, e, consequentemente, consequentemente, dosdos sistemas sistemas que que os os integram integram é muito é muito significativo, significativo, sendo sendo desejável desejável o melhoramento o melhoramento dada qualidade qualidadedeste destetipo tipodedeserviços. serviços.Com Comefeito, efeito,após apósa reparação/ a reparação/ rebobinagem rebobinagem típica típica (de(de baixa baixa qualidade) qualidade) dosdos motores motores eléctricos, eléctricos, o o

seuseurendimento rendimentodecresce, decresce,ememmédia, média,1%.

1%.É Éporporisso issobastante bastante provável provávelque, que,actualmente, actualmente,muitas muitasempresas empresaspossuam possuamgrande grande parte parte dosdos seus seus motores motores eléctricos eléctricos a operar a operar com com umum rendimento rendimento abaixo abaixo dodo original original e, e, consequentemente, consequentemente, com com custos custos dede funcionafuncionamento mentoadicionais adicionaissignificativos. significativos.EmEmPortugal, Portugal,estima-se estima-seque queo o decréscimo decréscimododorendimento rendimentodosdosmotores motoreseléctricos eléctricosapós apósa a reparação/rebobinagem reparação/rebobinagem conduzirá, conduzirá, emem 2015, 2015, nosnos sectores sectores industrial industrial e terciário, e terciário, a um a um consumo consumo adicional adicional dede energia energia eléctrica eléctrica dede cerca cerca dede 0.10.1 TWh/ano TWh/ano e, consequentemente, e, consequentemente, a emissões a emissões adicionais adicionais dede COCO 2 2 dede 0.04 0.04 Mton/ano.

Mton/ano.

Estes Estes valores, valores, aoao actual actual preço preço médio médio europeu europeu dada energia energia eléctrica, eléctrica, traduzem-se traduzem-se anualmente anualmente emem encargos encargos adicionais adicionais dede 6.76.7 M€M. €Neste . Neste artigo, artigo, caracteriza-se caracteriza-se a utilização a utilização dosdos motores motores eléctricos eléctricos emem Portugal Portugal e analisam-se e analisam-se os os serviços serviços dede manutenção manutenção curativa curativa dede motores motores eléctricos eléctricos propondo-se propondo-se algumas algumas medidas medidas para para o seu o seu melhoramento. melhoramento.

Apresenta-se Apresenta-se ainda ainda uma uma breve breve descrição descrição dada recém recém formada formada "Associação "Associação Portuguesa Portuguesa dede Empresas Empresas Reparadoras Reparadoras dede Motores Motores Eléctricos".

Eléctricos".

1› 1› INTRODUÇÃO INTRODUÇÃO

capacidade capacidade instalada instalada e do e do número número dede horas horas dede funcionamento funcionamento porpor gamas gamasdedepotência, potência,ememPortugal, Portugal,nonoano ano2002, 2002,para paraos ossectores sectores terciário terciário e industrial. e industrial.

Note-se Note-se que que o campo o campo dede aplicação aplicação dosdos MIsMIs foifoi significativamente significativamente alargado alargado com com os os avanços avanços tecnológicos tecnológicos aoao nível nível dosdos sistemas sistemas electrónicos electrónicos para para controlo controlo dada velocidade velocidade(variadores (variadores electrónicos electrónicos dede velocidade), velocidade), dodo binário binário e da e da posição posição dosdos MIs. MIs.

OsOs motores motores eléctricos eléctricos consomem, consomem, emem média, média, mais mais dede metade metade dede toda toda a energia a energia eléctrica eléctrica consumida consumida nosnos países países desenvolvidos. desenvolvidos.

EmEm Portugal, Portugal, nono ano ano 2002, 2002, cerca cercadede 34% 34% e 77% e 77% dada energia energia eléctrica eléctrica consumida consumida pelos pelos sectores sectores industrial industrial e terciário e terciário (comercial/ (comercial/ serviços), serviços), respectivamente, respectivamente, deve-se deve-se aosaos sistemas sistemas eléctricos eléctricos dede força força motriz, motriz, conforme conformese sepode podeobservar observarnanaFig.Fig.1, 1,dosdosquais quais90% 90%integram integram A grande maioria maioria dosdos MIsMIs possuem possuem rotor rotor emem gaiola gaiola dede esquilo esquilo e são e são motores motoresdedeindução induçãotrifásicos trifásicos(MIs, (MIs,Fig.Fig.2) 2)e eos osrestantes restantes10% 10% A grande bipolares ouou tetrapolares, tetrapolares, dede baixa baixa tensão tensão e de e de potência potência inferior inferior a a integram integram outros outros tipos tipos dede motores motores eléctricos eléctricos (Fig. (Fig. 3).3).

NaNa Fig.Fig. 4 apre4 apre- bipolares 100 kW.kW. A larga A larga utilização utilização dosdos MIsMIs deve-se deve-se às às suas suas características características senta-se senta-sea adesagregação desagregaçãododoconsumo consumodedeenergia energiaeléctrica, eléctrica,dada 100

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vocamente definido, a escolha bem fundamentada por parte dos utilizadores e o aumento da competitividade e crescimento dos padrões de qualidade. Apesar de existirem diversas normas elaboradas por diferentes entidades, tais como CEI (ou IEC), IEEE, NEMA, ANSI, nenhuma delas contempla concretamente os métodos e materiais que devem ser usados nos SMCs. As normas existentes incidem, fundamentalmente, em aspectos relacionados com a comprovação da qualidade da reparação (e.g. medida do grau de desequilíbrio dinâmico do rotor, do binário máximo, etc.) [2, 11]. No entanto, estas normas, não obstante servirem para comprovar a qualidade dos SMCs, não definem concretamente como deve ser feito. Todavia, existem "guias/manuais de boas práticas" elaborados por algumas associações de reparadores (e.g. AEMT e EASA) onde se define mais concretamente como realizar um SMC de elevada qualidade [15].

REFERÊNCIAS [1] Almeida, A.; Ferreira, F.; Fonseca, P.: "Manual de Formação sobre Motores Eléctricos e Sistemas de Força Motriz", textos disseminados no âmbito do "Seminário de Formação sobre Motores Eléctricos" organizado pela Agência para a Energia, Abril de 2004; [2] Ferreira, F.: "Técnicas Avançadas de Manutenção Curativa e Reabilitação de Motores de Indução Trifásicos de Baixa Tensão", Tese de Mestrado, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2002.

[3] Ferreira, F.; Almeida, A.: "Enquadramento da Manutenção Curativa no Custo

3› CONCLUSÕES

do Ciclo de Vida dos Motores de Indução Trifásicos", Associação Portuguesa

Os SMCs enfrentam novos desafios. A garantia da qualidade do serviço é cada vez mais importante na indústria. Através do uso de técnicas, equipamentos e materiais adequados, bem como de ferramentas informáticas de projecto/cálculo, é possível manter ou melhorar o desempenho original dos MIs sem aumento significativo do tempo de execução. O aumento da qualidade dos SMCs pode conduzir ao aumento do seu preço mas, dependendo de diversos factores, poderá ser vantajoso para o utilizador devido à possível redução do LCC do MI. Em Portugal é necessário criar mecanismos de formação técnica na área da manutenção/reparação de motores eléctricos (seminários, cursos técnicos, etc.) e produzir material técnico-didáctico em português (livros, brochuras, programas informáticos, etc.).

da Indústria de Cerâmica, Revista Kéramica, Setembro/Outubro, 2003; [4] Almeida, A.; Ferreira, F.; Parasiliti, F.; Walters, D.: "Barriers Against EnergyEfficient Motor Repair - Final Report", ISR-University of Coimbra, Motors Study Group, DGXVII, European Commission, 1999.

[5] Bishop, T.: "Motor Repair Industry Response to the Energy Policy Act of 1992: A Status Report", IEEE, s.n.t., pp.105-108; [6] "The Repair of Induction Motors - Best Practice to Maintain Energy Efficiency", s/a, Association of Electrical and Mechanical Trades, Department of the Environment, Transport and the Regions, USA, 1998; [7] ANSI/EASA Standard AR100-1998, EASA 1998-2000; [8] Walters, D.: "Minimizing Efficiency Loss Caused by Motor Rewinds", in Bertoldi, P.; de Almeida, A.; Falkner, H.: "Energy Efficiency Improvements in Electric Motors and Drives", Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2000; [9] Mário, F.; Guedes, J.: "Projecto de Máquinas Eléctricas", Tecnolusa, 1992;

Só será possível melhorar os SMCs e adequá-los às novas exigências através da sinergia entre as várias entidades que com eles interagem, podendo todos beneficiar desse esforço conjunto.

[10] Jenkins, J.: "Motor Repair Shop Testing - How We Stress Insulation", s.n.t., IEEE 1989, pp. 108-111; [11] Nailen, R.: "A User's View of Motor Repair Standards and Specifications", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 24, No. 6, Nov/Dec 1988, pp.

1131-1137;

SOBRE OS AUTORES Fernando J. T. E. Ferreira(1)(2)(5), Francisco Mário(3)(5), Aureliano Matos(4)(5), Armindo Teixeira(6), Francisco José(6)

[12] Penrose, H.: "Repair Specification for Low Voltage Polyphase Induction Motors Intended for PWM Inverter Application", 2nd Edition, Book 2 of the MotorDoc Series, 2001;

(1)

[13] Ferreira, F.; Carvalho, J.: "Metodologia para Especificação dos Enrolamentos

(2)

Estatóricos na Rebobinagem dos Motores de Indução Trifásicos de Baixa

(3)

Tensão", Associação Portuguesa da Indústria de Cerâmica, Revista Kéramica,

Instituto Superior de Engenharia de Coimbra Instituto de Sistemas e Robótica de Coimbra ALSTOM Power Service - Divisão Máquinas Eléctricas

(4)

IEME - Indústria Electromecânica de Motores, Lda.

(5)

APERME - Associação Portuguesa de Empresas Reparadoras de Motores

Janeiro/Fevereiro, 2004; [14] Ferreira, F.: "Programa Informático para Projecto de Enrolamentos de

Eléctricos

Motores de Indução Trifásicos", Revista Manutenção, N.º 84, 1º Trimestre de

(6)

2005;

WEGeuro Indústria Eléctrica, S.A.

[15] Ferreira, F.; de Almeida, A.: "Actions to Promote Energy-Efficient Motor Repair", International Journal of Environmental Technology and Policy, 2002; [16] EASA/AEMT: "The Effect of Repair/Rewinding on Motor Efficiency EASA/AEMT Rewinding Study and Good Practice Guide to Maintain Motor Efficiency", UK, 2003;