Transcript
CENTRO DE TECNOLOGIAS DO GÁS E ENERGIAS RENOVÁVEIS
CURSO TÉCNICO EM MECÂNICA
Análise de viabilidade do uso de inversor de frequência na partida do
conjunto motor-bomba
MARCO ANTÔNIO DA COSTA ELIAS
Trabalho de Conclusão de Curso
NATAL- RN
2014
MARCO ANTONIO DA COSTA ELIAS
Análise de viabilidade do uso de inversor de frequência na partida do
conjunto motor-bomba
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Banca Examinadora do
Curso Técnico em Mecânica da Unidade de Educação Centro de Tecnologias do
Gás e das Energias Renováveis, como requisito para obtenção do Grau de
Técnico em Mecânica, sob a orientação do Professor Oliver Ribeiro Pinto
Brimdjam.
NATAL- RN
2014
MARCO ANTÔNIO DA COSTA ELIAS
Análise de viabilidade do uso de inversor de frequência na partida do
conjunto motor-bomba
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Banca Examinadora do Curso
Técnico em Mecânica da Unidade de Educação Centro de Tecnologias do Gás e
das Energias Renováveis, como requisito para obtenção do Grau de Técnico em
Mecânica, sob a orientação do Professor Oliver Ribeiro Pinto Brimdjam.
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO APROVADO EM ___/___/_____
BANCA EXAMINADORA
Prof.
(Orientador)
Prof.
(Examinador)
Prof. (Examinador)
Dedico este trabalho a minha esposa, por estar sempre ao meu lado, me
apoiando e apontando a direção que queremos chegar.
Agradecimentos
Agradeço a Deus pela vida!
Agradeço aos meus pais pelo apoio e incentivo a continuar a luta,
sempre, fazendo de cada tropeço, um salto na direção dos meus sonhos.
Agradeço aos professores, pelas experiências compartilhadas... A
paciência em nos ensinar a maior das lições, os valores éticos e morais que
norteiam todas as profissões.
Ao professor Oliver Ribeiro Pinto Brimdjam, pela suas orientações
prestadas na elaboração deste trabalho, onde foi de grande incentivo no
desenvolvimento de nossas ideias.
"A mente que se abre a uma nova ideia jamais voltará ao seu tamanho
original".
Albert Einstein
RESUMO
O PRESENTE TRABALHO TEM COMO FINALIDADE A PESQUISA SOBRE A VIABILIDADE
DE SE USAR O INVERSOR DE FREQUÊNCIA EM BOMBAS CENTRÍFUGAS, SUAS VANTAGENS E
DESVANTAGENS, FAZER UMA COMPARAÇÃO DO SEU FUNCIONAMENTO, COM E SEM O
INVERSOR DE FREQUÊNCIA. ABORDAREMOS TAMBÉM O PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO,
PRINCIPAIS COMPONENTES, INSTALAÇÃO, OPERAÇÃO E POSSÍVEIS CAUSAS DE FALHAS
EM BOMBAS CENTRÍFUGAS. APRESENTAREMOS AS TÉCNICAS DE ANÁLISE QUE SE APLICAM
NAS BOMBAS CENTRÍFUGAS, ASSIM COMO, SUA CORRETA MANUTENÇÃO. DEFINIREMOS O
TERMO MANUTENÇÃO E OS DIVERSOS TIPOS APLICADOS NA EMPRESA PESQUISADA E PARA
ISSO SERÁ REALIZADA UMA ENTREVISTA, COM AS SEGUINTES QUESTÕES: QUAL TIPO DE
BOMBA MAIS USADA NA EMPRESA? COMO É FEITA A MANUTENÇÃO E QUAIS OS RECURSOS
TECNOLÓGICOS USADOS HOJE? HOUVE ALGUMA MELHORIA AO USAR O INVERSOR DE
FREQUÊNCIA PARA CONTROLE DA VAZÃO? É POSSÍVEL ESTABELECER UMA COMPARAÇÃO DO
ANTES E DEPOIS DAS NOVAS TECNOLOGIAS? PARA TERMINAR UM BREVE RESUMO SOBRE
COMANDOS ELÉTRICOS, NO QUE DIZ RESPEITO A MOTORES E OS TIPOS DE LIGAÇÃO.
PALAVRA CHAVE: BOMBAS CENTRÍFUGAS, INVERSOR DE FREQUÊNCIA, MOTORES
ELÉTRICOS, MANUTENÇÃO, COMANDOS ELÉTRICOS.
LISTA DE FIGURAS:
FIGURA 1: BOMBA CENTRÍFUGA 16
Figura 2: Ação da gravidade e força centrífuga 17
Figura 3: Principais componentes da bomba centrífuga 18
Figura 4: Tipos de rotores 18
Figura 5: Corpo espiral da bomba centrífuga 19
Figura 6: Difusor de bomba multi-estágio 20
Figura 7: Bomba centrífuga horizontal 20
Figura 8: Bomba centrífuga vertical 21
Figura 9: Luva protetora do eixo 21
Figura 10: Gaxeta 22
Figura 11: Selo mecânico 23
Figura 12: Selo mecânico acoplado ao eixo 23
Figura 13: Etapas de funcionamento das bombas centrífugas 24
Figura 14: Tubulação de sucção negativa 27
Figura 15: Tubulação sucção positiva 27
Figura 16: Tipos de manutenção 30
Figura 17: Análise de vibração 36
Figura 18: Pontos para se verificar a vibração 37
Figura 19: Análise térmica 38
Figura 20: Ferrografo quantitativo 39
Figura 21: Ferrografo analítico 40
Figura 22: Ferrografo de bancada 40
Figura 23: Quadro de comando elétrico 42
Figura 24: Lógica e proteção 43
Figura 25: Contator 44
Figura 26: Família dos motores 46
Figura 27: Motor monofásico 47
Figura 28: Motor assíncrono com rotor gaiola de esquilo 48
Figura 29: Motor síncrono 49
Figura 30: corrente alternada trifásica 50
Figura 31: Motor trifásico de indução ou assíncrono 51
Figura 32: Rotor e estator 51
Figura 33: Motor trifásico síncrono 53
Figura 34: Motor corrente contínua 54
Figura 35: Ligação em triângulo 200V 55
Figura 36: Ligação em estrela 380V 55
Figura 37: ligação de motores de 12 terminais 220V e 380V 56
Figura 38: ligação de motores de 12 terminais 440V e 760V 56
Figura 39: Partida direta do motor 57
Figura 40: Inversor de frequência 61
Figura 41: Classificação do inversor de frequência 62
Figura 42: Curva do sistema com controle por válvulas 63
Figura 43: Curva do sistema com controle por inversor de frequência
64
Figura 44:Consumo de energia em função dos métodos de controle de
vazão 65
Figura 45: Vista frontal da bomba demonstrando a quebra do eixo 67
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS
ABRAMAN – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE MANUTENÇÃO
CTGAS-ER – CENTRO DE TECNOLOGIAS DO GÁS E ENERGIAS RENOVÁVEIS
EPE – EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA
INMETRO – INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA
NBR – NORMA BRASILEIRA
PADRÃO SS EN – PADRÃO DAS NORMAS SUECAS
PROCEL – PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
SENAI – SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL
SUMÁRIO
1 Introdução 13
2 JUSTIFICATIVA 14
3 REVISÃO DE LITERATURA 15
3.1 BOMBAS CENTRÍFUGAS 15
3.1.1 Principais componentes 17
3.1.2 Principio de funcionamento das bombas centrífugas 22
3.1.3 Cuidados preliminares com a operação 23
3.1.4 Processo de escovar a bomba 24
3.1.5 Tubulações de sucção e recalque 25
3.1.6 Plano de manutenção em bombas 27
3.1.6.1 Supervisão anual mais detalhada 27
3.2 DEFINIÇÃO DA MANUTENÇÃO 28
3.2.1 A evolução da manutenção 29
3.2.2 Tipos de manutenção 29
3.2.2.1 Manutenção Corretiva 30
3.2.2.2 Manutenção Preventiva 30
3.2.2.3 Manutenção preditiva 31
3.3 TÉCNICAS DE INSPEÇÃO EM EQUIPAMENTOS 33
3.3.1 Análise de vibração 34
3.3.2 Análise termográfica (térmica) 36
3.3.3 Análise de óleo (ferrografia) 37
3.4 COMANDOS ELÉTRICOS 40
3.4.1 Motores elétricos 44
3.4.2 Tipos de motores 44
3.4.2.1 Motor de corrente alternada (C.A.) 45
3.4.2.2 Motor de corrente contínua (C.C.) 52
3.4.3 Tipos de ligação 53
3.4.3.1 Ligação estrela - triângulo 53
3.4.3.2 Ligação direta 56
3.4.4 Inversor de frequência 57
3.4.4.1 Princípio de funcionamento 61
3.4.4.2 Sistema de bombeamento convencional 62
3.4.4.3 Sistema de bombeamento com inversor de frequencia 63
4 METODOLOGIA 65
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO 68
6 CONCLUSÃO 70
REFERÊNCIAS 71
ANEXOS 73
Introdução
O trabalho apresenta uma reflexão sobre Bombas Centrífugas e a
contribuição da tecnologia para sua melhor aplicabilidade. Busca
compreender, o estudo de novos mecanismos na área de mecânica e sua
multiplicidade de bombas que vai da simples a mais complexa e os vários
posicionamentos, dos estudiosos da área que se mostram interessados em
buscar novos caminhos para solucionar velhos problemas.
A pesquisa sobre a contribuição dos novos recursos tecnológicos
voltados para a operacionalização de bombas centrífugas, enfocando a
viabilidade de usar o inversor de frequência no conjunto motor-bomba,
conceituação e tipos de manutenção existentes, qual o tipo de bomba que
melhor atende as necessidades da indústria, seu funcionamento e como os
novos recursos tecnológicos podem contribuir para a sua melhoria.
O trabalho apresenta também a análise de dados coletados através de
entrevista semiestruturada, com base na literatura estudada, fazendo um
percurso, pela teoria da mecânica e as novas tecnologias que podem
contribuir para a manutenção e prevenção de bombas centrífuga, e analisando
como se dá a revisão de equipamentos, minimizando assim os serviços de
urgência ou falta de planejamento que acarreta prejuízos, na produtividade.
Espera-se que o resultado dessa pesquisa possa estabelecer uma relação
de confiabilidade, articulando a teoria com a prática numa perspectiva de
inovação, e de melhores investimentos, com o uso de novas tecnologias, que
venham possibilitar uma melhor produtividade nas industrias, ressaltando
assim a importância da investigação científica nos meios de produção e
melhor qualidade na prestação de serviço na área.
JUSTIFICATIVA
No contexto da globalização o avanço tecnológico vem revolucionando os
meios de produção no qual se encontram as indústrias, que para atingir
níveis de produtividades mais elevados investe em tecnologias para que seus
equipamentos estejam em perfeitas condições de operação.
A escolha do tema surgiu durante os estudos e discussões em sala de
aula, com os colegas. Procurando alinhar a teoria com a prática, optamos em
pesquisar sobre: a viabilidade de se usar os inversores de frequência no
conjunto motor-bomba, ver suas vantagens e desvantagens. Situamos o tema
num contexto que pudesse nos trazer uma compreensão mais detalhada e assim
contribuir para a reflexão de pessoas que tem interesse em aprender ou que
já trabalham na área. Pois as novas tecnologias voltadas para a
operacionalização e manutenção de bombas, tem sido responsável pelo aumento
da produção, geração de empregos e riqueza do país.
Diante do exposto, o nosso objetivo é estabelecer uma relação de
construção do conhecimento, articulando a teoria com a prática numa
perspectiva de inovação, e mostrar os resultados da contribuição de novas
tecnologias na Indústria. Para isso será realizada uma entrevista, com as
seguintes questões: qual tipo de bomba mais usada na empresa? Como é feita
a manutenção e quais os recursos tecnológicos usados hoje? Houve alguma
melhoria ao usar o inversor de frequência para controle da vazão? É
possível estabelecer uma comparação do antes e depois das novas
tecnologias?
A realização dessa pesquisa, será muito relevante para o nosso
aprendizado, para a instituição CTGAS-ER (centro de tecnologias do gás e
energias renováveis), que vai aumentar seu acervo bibliográfico, para a
qualidade do curso de Mecânica, que poderá servir de incentivo aos novos
alunos do curso a fomentar a pesquisa, pois é através da investigação
científica que pode-se encontrar respostas para as nossas inquietações e
contribuir com o avanço da ciência.
Analisar a viabilidade do uso de inversor de frequência na
partida de bombas em relação a partida direta, constatando qual melhor
atende as necessidades da indústria, e quais os novos recursos tecnológicos
que podem contribuir para a sua otimização.
REVISÃO DE LITERATURA
3.1 BOMBAS CENTRÍFUGAS
A seguir vamos abordar os principais conceitos sobre bombas
centrífugas, disciplina ministrada pelo professor Henrique Eduardo, com sua
enorme experiência no assunto, nos proporcionou adquirir o conhecimento
necessário para contribuir para nossa pesquisa.
Bomba centrífuga, sua função baseia-se na transformação da energia
gerada pela força motriz (motor-mecânica), em energia de velocidade
(cinética) ao passar pelo rotor e posteriormente em energia de pressão ao
passar pela voluta, adicionando essa pressão ao fluido. (LIMA,2003, p.39).
Figura 1: Bomba centrífuga
Fonte: http://www.machine.com.br/fotos/bombadaqua.jpg
O seu funcionamento se dá por uma queda de pressão na linha de sucção
(vácuo) provocada pela rotação do motor, onde seu eixo é acoplado ao eixo
da bomba, fazendo com que essa pressão seja menor que a pressão
atmosférica, e como consequência disso o líquido será "empurrado" para
dentro da bomba, em seguida o líquido será forçado a sair pela ação da
força centrífuga imposta pelo giro do rotor.
Uma maneira simples de demostrar a força centrífuga é quando giramos um
balde contendo água acima de certa velocidade, a água não cai. A força que
mantém a água no balde é a força centrífuga.
Figura 2: Ação da gravidade e força centrífuga
Fonte: http://mundomecanico.com.br/wp-
content/uploads/2011/01/bombas_hidraulicas_centrifugas.pdf
3.1.1 Principais componentes
Figura 3: Principais componentes da bomba centrífuga
Fonte: http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/Bomb02.html
( Rotor ou impelidor: é um componente giratório dotado de pás com a
finalidade de transformar a energia mecânica em energia de velocidade
(cinética) e posteriormente ao se chocar com a voluta em energia potencial
(pressão). Quanto a sua classificação podem ser:
fechado: são mais utilizados, pois apresentam maior rendimento;
semi-aberto: são usados em fluidos com partículas sólidas;
aberto: são usadas em fluidos com partículas sólidas e massas
pesadas.
Figura 4: Tipos de rotores
Fonte: http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAAAO4UAF-10.png
Algumas aplicações de rotores:
" " "
"CARACTERÍSTICAS DO FLUIDO "TIPO DE ROTOR "
"Fluidos limpos com baixo conteúdo " "
"de "Rotor fechado, semi-aberto ou "
"Sólidos em suspensão e de diâmetros"aberto "
"limitados. " "
" Fluidos viscosos sem sólidos " Rotor fechado, semi-aberto ou "
" "aberto "
" " Rotor semi-aberto ou aberto. "
"Fluidos viscosos com sólidos "Verificação da passagem máxima de "
" "sólidos "
" Fluidos com sólidos de tamanho " Rotor fechado de uma pá "
"elevado " "
" Massa acima de 3%, esgoto bruto " Rotor aberto "
( Corpo espiral: responsável pela transformação da energia cinética em
energia potencial (pressão).
Figura 5: Corpo espiral da bomba centrífuga
Fonte:http://www.vedacert.com.br/imagens/servicos/novos/Manutencao_Corre
tiva_Recuperacao_do_Corpo_Espiral_com_enchimento_de_Solda/d005.jpg
( Difusor: usados em bombas multi-estágio e direcionam o fluido.
Figura 6: Difusor de bomba multi-estágio
Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAR1sAK/bombas-centrifugas-
manutencao-operacao
( Eixo: sua principal função é transmitir o torque potência durante a
operação, apoiando o rotor e outras partes giratórias. Em bombas
horizontais o eixo é uma peça única com diâmetros diferentes, já em bombas
verticais o diâmetro do eixo, pode ser único ou em dimensões diferentes.
Eixo
Figura 7: Bomba centrífuga horizontal
Fonte:
http://lcsimei.files.wordpress.com/2012/09/bombas_centrifuga_apresentac3a7c3
a3o.pdf
Figura 8: Bomba centrífuga vertical
Fonte:http://www.directindustry.es/prod/ksb/bombas-centrifugas-
verticales-7053-431309.html
( Luva protetora do eixo: sua característica é proteger o eixo contra
erosão, desgaste e corrosão, devido ao líquido bombeado. Sua troca se dá
quando o mesmo obtiver um desgaste de 1 milímetro no seu diâmetro interno.
Figura 9: Luva protetora do eixo
Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAR1sAK/bombas-centrifugas-
manutencao-operacao
( Caixa de selagem: tem como objetivo proteger a bomba contra possíveis
vazamentos entre o eixo e a carcaça, e essa proteção é feita por:
Gaxetas: quando normalmente o fluido a ser transportado é água,
necessita de um pequeno vazamento para garantir a lubrificação entre o eixo
e a gaxeta ou com a luva protetora do eixo.
Figura 10: Gaxeta
Fonte:
http://www.escoladavida.eng.br/mecfluquimica/Montagem%20e%20desmontagem.pdf
Selo mecânico: o selo mecânico pode ser utilizado em equipamentos
como bombas centrífugas, compressores, misturadores e ventiladores
industriais e em diversas indústrias como química, petróleo, siderúrgicas,
mineradoras, alimentícias, entre outras, sendo que, as bombas centrífugas
são responsáveis por mais de 90% (noventa por cento) das aplicações dos
selos mecânicos. Sua principal função é promover a selagem, com o propósito
de evitar que o fluido seja emitido para o meio externo (atmosfera). Por
questão de segurança, onde o líquido bombeado (tóxico, corrosivo, mau
cheiro ou simplesmente quando não se deseja ter vazamentos) não pode vazar
para o meio externo, utiliza-se o selo mecânico.
Figura 11: Selo mecânico
Fonte:http://lcsimei.files.wordpress.com/2012/09/bombas_centrifuga_apres
entac3a7c3a3o.pdf
Figura 12: Selo mecânico acoplado ao eixo
Fonte: http://du-o-lap.com.br/noticias/wp-
content/uploads/2013/01/conjunto-rotativo.jpg
3.1.2 Principio de funcionamento das bombas centrífugas
O fluido através da tubulação de sucção é transportado para dentro do
rotor, após entrar em rotação é expulso para a periferia do rotor pela
força centrífuga, adquirindo velocidade (energia cinética), posteriormente
o fluido vai em direção a voluta e parte da energia de velocidade se
transforma em energia potencial (pressão), podendo agora ser lançado para
fora da bomba pelo bocal de descarga.
A figura a seguir resume este princípio:
Fonte: apostila de bombas CTGAS-ER 2011
3.1.3 Cuidados preliminares com a operação
Antes de colocar o sistema em operação, verifique os seguintes itens:
1 - Se a bomba e o motor estão fixados firmemente na base;
2 - Se as tubulações de sucção e recalque estão fixadas;
3 - Se as ligações elétricas e os sistemas de proteção do motor,
encontram-se ajustados e funcionando;
4 - Se o conjunto está alinhado;
5 - Se os mancais da bomba estão lubrificados corretamente;
6 - Montar a proteção do acoplamento (se houver);
7 - Se o conjunto girante roda livremente, verificar manualmente;
8 - Se a luva de acoplamento está lubrificada;
9 - Verificar o sentido de rotação do motor, se possível com a bomba
desacoplada;
10 - Se a bomba esta escorvada;
11 - Se a bomba é equipada com câmara de resfriamento, líquido de
selagem ou lavagem, verifique se as tubulações estão conectadas e colocar
em funcionamento;
12 - Se a bomba é equipada com engaxetamento convencional, as porcas
da sobreposta devem estar encostadas, não apertadas.
3.1.4 Processo de escovar a bomba
É o processo de enchimento da bomba e tubulação de sucção com o líquido
a ser bombeado antes da operação. Sem isto a bomba não é capaz de bombear,
no caso de sucção negativa. Diversos sistemas de escorvamento podem ser
escolhidos, citando-se entre eles os seguintes:
1) - Se o reservatório de sucção é superior à linha de centro da bomba,
basta encher o reservatório e abrir as válvulas de sucção e recalque que a
bomba estará escorvada;
2) - Se o reservatório é mais baixo que a bomba e a tubulação de sucção
tem válvula de pé, basta abrir o furo de escorvamento (se houver) e colocar
água até encher o tubo de sucção e a bomba. Se a tubulação de recalque tem
válvula de retenção, basta colocar um sistema de "By-Pass", entre as partes
posteriores e anteriores da válvula, sendo necessário somente abrir o
registro de bloqueio do "By-Pass", deixando também o furo de escorvamento
aberto. Após a operação recolocar o tampão no furo de escorvamento.
3.1.5 Tubulações de sucção e recalque
As instalações devem seguir algumas regras, como:
1 – A tubulação só deve ser conectada ao flange da bomba, quando a base
do conjunto motor-bomba estiver totalmente finalizado;
2 – A tubulação de sucção deve ser o mais curta possível e evitar
vazamentos, evitando a entrada de ar;
3 – Para evitar a entrada de ar na tubulação de sucção, quando a sucção
for negativa, deve-se instalar a tubulação com ligeiro declive no sentido
bomba-tanque de sucção, e quando a sução for positiva, deve-se instalar a
tubulação com ligeiro aclive no sentido bomba-tanque de sucção;
4 – Quando houver a necessidade de colocar uma redução, esta deverá ser
excêntrica, com o cone virado para baixo, para evitar a formação de bolsa
de ar;
5 – Quando for preciso utilizar acessórios, dê preferência a curvas de
raio longo ou médio, de modo a propiciar menores perdas de cargas;
6 – Para evitar trincas e quebras de peças e outras graves avarias, o
flange da tubulação de sucção, deve-se juntar-se ao flange da bomba sem
transmitir qualquer esforço, livre de qualquer esforço;
7 – Na sucção positiva deve-se instalar um registro para que possa ser
fechado quando necessário e durante o funcionamento da bomba o mesmo deverá
ser totalmente aberto.
Tubulação de recalque:
A – Quando os diâmetros do flange da tubulação e bomba forem
diferentes, deve-se usar uma redução concêntrica;
B – Para facilitar a regulagem da vazão e pressão do bombeamento, é
recomendável instalar um registro logo após a saída de recalque da bomba.
Sucção negativa
Figura 14: Tubulação de sucção negativa
Fonte:http://pt.azdoctips.com/doc/151380073/Bombas-Centrifugas-Manutencao-
e-Operacao
Sucção positiva
Figura 15: Tubulação sucção positiva
Fonte:http://pt.azdoctips.com/doc/151380073/Bombas-Centrifugas-Manutencao-
e-Operacao
3.1.6 Plano de manutenção em bombas
Segundo Kardec e Nascif (2011), a manutenção está ligada diretamente
aos resultados da empresa, como também ao suporte de gerenciamento para
melhor poder solucionar problemas com a manutenção. A tabela a seguir nós
mostra os principais pontos que devemos ter em relação a manutenção nas
bombas, para podermos ter uma maior disponibilidade:
"Supervisão "Supervisão mensal"Supervisão "Supervisão "
"semanal " "Semestral "Anual "
"- ponto de "- lubrificação "- verificar "- desmontar a "
"operação (pressão"dos mancais "possíveis folgas "bomba e verificar"
"e vazão) "- temperatura dos"nos parafusos de "o estado interno "
"- corrente "mancais "fixação da bomba "da mesma, "
"consumida para o " "e do acionador "limpá-la, "
"motor " "- conferir "inspecionar todas"
"- vibrações e " "alinhamento do "as peças, "
"ruídos anormais " "conjunto "substituir o óleo"
"- nível do óleo " "(bomba-acionador)"lubrificante dos "
"- vazamento das " "- se necessário "mancais "
"gaxetas " "substituir o "- limpe todos os "
"- pressão de " "engaxetamento "componentes e "
"sucção " "- verificar "verifique se há "
" " "tubulações e "desgastes ou "
" " "conexões "avarias "
Fonte: grifo próprio
3.1.6.1 Supervisão anual mais detalhada
1) – Corpo espiral: verificar se há áreas que podem causar vazamento,
providenciar a troca do corpo se apresentar trincas, paredes com espessura
desgastada, região de fixação quebrada;
2) – Rotor: inspecionar a superfície que está submetida ao desgaste,
quanto a avaria. Trocá-lo sempre que apresentar trincas, quebra de pá,
rugosidade excessiva, incrustações e vedações comprometidas;
3) – Eixo: verificar por completo toda a sua superfície e quando
possuir tricas, quebras, roscas estragadas, região da gaxeta amassadas,
fazer a troca;
4) – Anéis de desgastes: verificar a espessura e a folga diametral do
mesmo e comparar com as especificações do fabricante, caso esteja fora dos
padrões, trocar a mesma;
5) – Luva protetora: verificar toda a sua superfície e quando
apresentar sulcos que prejudicam a gaxeta, tricas, efetuar a troca;
6) – Suporte do mancal: se apresentar trincas, quebras ou desgastes,
fazer a troca;
7) – Difusor: sempre que apresentar trincas, quebra nas paredes ou pás,
rugosidade e incrustações excessivas, deverá ser trocado.
Sempre que abrimos uma bomba para fazer sua manutenção, alguns itens
são obrigatórios que sejam trocados:
Anel de vedação;
Junta plana;
O'ring;
Retentor.
3.2 DEFINIÇÃO DA MANUTENÇÃO
Alguns autores definem manutenção de diversas maneiras, Segundo Souza &
Lima (2003), a manutenção é considerada como uma função estratégica,
agregando valores ao produto. As empresas procuram nos setores de
manutenção garantia de produtividade e qualidade, como resultado a redução
de custos.
Segundo Monchy, "o termo "manutenção" tem a sua origem no vocábulo
militar, cujo sentido era manter, nas unidades de combate, o efetivo e o
material num nível constante".
3.2.1 A evolução da manutenção
A evolução da manutenção num contexto mundial, pode ser apresentada por
três gerações descritas a seguir (SIEVULI, 2001, p. 8):
1ª Geração (1940 a 1960): caracterizada pela manutenção após a
emergência, ou seja, após a falha;
2ª Geração (1960 a 1980): caracterizada pela maior disponibilidade e
vida útil do equipamento. Teve início na 2ª guerra mundial, onde as
indústrias foram forçadas a se mecanizarem como nunca, surgiram então as
técnicas que predizem as condições do equipamento (manutenção preventiva e
preditiva);
3ª Geração (Desde 1990): houve um grande mudança na manutenção,
pela: disponibilidade e confiabilidade dos equipamentos, melhoria na
relação custo x benefício, análise da condição e risco de falha do
equipamento, melhoria na qualidade do produto, controle na segurança e
risco do trabalhador, proteção ao meio ambiente, computadores mais rápidos
e portáteis e grupo de trabalho multidisciplinares.
3.2.2 Tipos de manutenção
3.2.2.1 Manutenção Corretiva
De acordo com Júlio Nascif Xavier (2003), a manutenção corretiva só
atua após à ocorrência, tende-se a corrigir as falhas ou desempenho menor
que o esperado. Para a associação brasileira de normas técnicas (ABNT), NBR
5462-1994, a manutenção corretiva é feita após a falha do equipamento, com
o objetivo de substituí-lo por outro que tenha a possibilidade de assumir
uma função requerida.
Pode-se entender como manutenção corretiva o reparo de um determinado
equipamento quando este tem sua função principal inoperante devido a uma
falha (WAEYENBERGH et al., 2000).
Para Mirshawka (1991), a manutenção corretiva é aquela que corresponde
aos eventos aleatórios após a falha.
Podemos citar alguns aspectos negativos para a manutenção corretiva:
Diminuição da vida útil dos equipamentos;
Paradas na produção, causando enorme transtorno para a indústria;
A falha de um determinado componente pode gerar falha em outros
componentes, aumentando o custo de manutenção.
3.2.2.2 Manutenção Preventiva
Para Sim e Endrenyi (1988), manutenção preventiva é feita regularmente
em tempos definidos com o equipamento em perfeito funcionamento, reduzindo
tempo em manutenção. De acordo com Legat et al.(1996), existe dois tipos de
manutenção preventiva, uma baseada na condição e outra baseada no tempo. Na
norma ABNT (NBR 5462-1994), a manutenção preventiva é feita em intervalos
pré-determinados, reduzindo as ocorrências de falhas e aumentando a
adequação do equipamento.
A manutenção é efetuada no equipamento, mesmo que ele ainda esteja em
condição de trabalhar mais um período. Esta política ainda gera estoques
desnecessários, manutenções desnecessárias que elevam os custos totais e
ainda podem introduzir defeitos não existentes antes das intervenções pela
intrusão às vezes até desnecessária (PALMER, 1999).
Conforme Zaions (2003), a manutenção preventiva tenta obter ao máximo
do equipamento na produção, com a redução nas paradas para a manutenção e
os custos de manutenção, sendo que para atingir os objetivos devem ser
tomadas algumas decisões:
Ter tempo para planejar e programar;
Assegurar que tanto a mão de obra quanto o equipamento estarão
disponíveis para manutenção;
Trabalhar na produtividade da mão obra de manutenção, diminuindo
atrasos;
Determinar padrões que permitam medir e avaliar a eficiência da
manutenção.
3.2.2.3 Manutenção preditiva
A manutenção preditiva tem como principal função prever com
antecedência os problemas que poderão ocorrer com máquinas e equipamentos,
auxiliando assim a manutenção preventiva, quando houver a necessidade de
trocar uma peça defeituosa e que tenha uma maior eficiência perante o
processo de manutenção.
A manutenção preditiva é uma atividade de monitoramento capaz de
fornecer dados suficientes para uma análise, emissão de diagnósticos e
tomada de decisões (KARDEC et al., 2002).
Conforme a norma Brasileira NBR (5462 -1994), manutenção preditiva pode
ser definida como o tipo de manutenção que permite garantir uma qualidade
de serviço desejada, com base na aplicação sistemática de técnicas de
análise, utilizando-se de meios de supervisão centralizados ou de
amostragem para reduzir a um mínimo a manutenção preventiva e diminuir a
manutenção corretiva.
Conforme Tavares (1999), a manutenção preditiva pode ser definida com o
acompanhamento do desgaste das peças ou componentes do equipamento através
das análises de sintomas, visando a troca das peças no tempo exato.
Nepomuceno (1989) comenta, a manutenção preditiva tem por finalidade
verificar quais parâmetros devem ser escolhidos em cada equipamento,
revelando o estado mecânico de uma determinada peça. Com base nos
parâmetros é tomada uma decisão a fim de evitar quebras.
Algumas vantagens da manutenção preditiva são:
Diminuição equipamentos reservas, diminuindo custo dos ativos;
Diminuição das paradas de máquinas;
Redução dos custos de manutenção.
De acordo com Mobley (1990), no ano de 1988, foi efetuada uma
pesquisa com 500 empresas de países como Estados unidos, Canadá,
Inglaterra, França e Austrália, onde foram implantados métodos de
manutenção preditiva e os resultados foram:
Redução de custos de manutenção em 50% (cinquenta por cento);
Redução do tempo de reparos em 60% (sessenta por cento) ;
Redução de falhas inesperadas em 55% (cinquenta e cinco por cento);
Aumento da vida útil das maquinas em 30% (trinta por cento);
Aumento de produção em 30% (trinta por cento);
Aumento de segurança dos operadores;
Redução dos estoques em 30% (trinta por cento).
Pesquisa realizada pela associação Brasileira de manutenção (ABRAMAN),
em 2005, verificou que 16,21 % (dezesseis vírgula vinte e um por cento) dos
homens-hora, foram em serviço de manutenção preditiva.
Uma das desvantagens da manutenção preditiva é o seu alto custo de
implantação, com a compra de equipamentos para análise, capacitação dos
operadores.
As ferramentas de monitoramento preditivo devem ser escolhidas de
acordo com a função do equipamento e a criticidade do mesmo, sendo que,
dependendo desta análise, pode-se utilizar uma ou mais ferramentas
preditivas num mesmo equipamento. O conjunto das informações obtidas vai
determinar as ações necessárias quando identificado o início de uma falha.
As principais ferramentas preditivas que são utilizadas pelas empresas
são:
Análise de vibração;
Análise termográfica;
Análise de óleo.
3.3 TÉCNICAS DE INSPEÇÃO EM EQUIPAMENTOS
Na década de 70( SETENTA), teve o início nas indústrias petroquímicas
as técnicas de manutenção para proteger as turbo máquinas.
As técnicas de manutenção permitem com mais segurança obter dados
necessários dos parâmetros com mais eficiência e pouca margem de erros. É
mais importante descobrir a causa da falha do que uma simples troca da
peça.
Com as diversas técnicas a manutenção tem mais facilidade de descobrir
falhas ou defeitos, através de sinais de medições, análises e comparações
dos parâmetros indicativos do estado e condição do equipamento, comparados
ao desempenho ótimos ou de projeto. Esse parâmetro que são comparados são:
temperatura, pressão, vibração, rugosidade, análises química, vazão, entre
outros.
Principais vantagens:
Maior vida útil de cada elemento constituinte do equipamento;
Maior confiabilidade na detecção de falhas;
Redução no tempo operativo de manutenção planejada;
Detecção de falhas sem desmontar o equipamento, sem precisar às vezes
parar o equipamento.
Principais desvantagens:
Alto custo operativo, pois sua instrumentação é relativamente cara;
Técnicos altamente capacitados e treinados para a análise dos
resultados.
Neste trabalho citaremos três tipos de análises possíveis de examinar
um equipamento:
1) - Análise de vibração: é um dos mais importantes métodos de predição
em vários tipos de indústria, sendo a ênfase em equipamentos rotativos;
2) – Análise termográfica: detectam componentes que estão fora de sua
temperatura normal de operação;
3) – Análise de óleo: permite avaliar as condições de desgaste das
máquinas, tomando por base a análise de partículas presentes no óleo
lubrificante.
3.3.1 Análise de vibração
A análise de vibração é o método mais usado principalmente em máquinas
rotativas e a sua identificação de falhas é feito por medições eletrônicas
das vibrações, não percebido pelo ouvido humano (INFRARED SERVICE, 2007).
Nas bombas, com esse método, é possível encontrar desbalanceamento,
cavitações, desgaste dos rolamentos, problemas de alinhamentos e outras
falhas do sistema.
A análise de vibração pode ser avaliada em dois níveis:
Medição do nível global de vibração: determinação do estado geral dos
equipamentos;
Análise dos espectros: num sistema ou equipamento, cada componente
possui seu próprio padrão de freqüências; a análise destas freqüências pode
determinar a condição de cada componente do sistema ou equipamento.
Alguns problemas causam vibrações indesejadas, tais como:
Desalinhamento;
Desbalanceamento;
Folgas;
Engrenagens defeituosas;
Campo elétrico desequilibrado.
O resultado final da análise de vibração pode ser influenciado por
diversos fatores:
Rigidez da estrutura de fixação do equipamento;
Características de fixação do equipamento;
Posição do ponto de fixação;
Posição e fixação do sensor na máquina;
Características do sensor;
Amplificação e transmissão do sinal;
Desempenho do aparelho de medição;
Potencial absorção das rotações;
Condição do alinhamento, balanceamento, rolamentos etc.
Dispositivos usados na leitura da análise de vibração:
1) – Transdutores:
Tem a finalidade de captar os dados e transformá-los em sinais
elétricos. Os transdutores se dividem em diversos tipos, como:
Sondas de proximidade: são sensores sem contato com a peça a ser
verificada, compostos de uma extremidade, um corpo, um cabo coaxial e um
conector. Captam o deslocamento axial e radial do rotor de uma máquina
rotativa em torno de seus mancais;
Sensores de velocidade: são sensores com contato usados para medir a
velocidade absoluta de vibrações em elementos estáticos;
Acelerômetros piezoelétricos: são sensores com contato, medem a
aceleração absoluta dos elementos estáticos das máquinas aos quais se
encontram fixados.
Fonte: http://reviproject.wordpress.com/2010/07/26/nova-abordagem-para-
a-medio-de-vibraes/
Os pontos de verificação de vibração e ruído são:
Figura 18: Pontos para se verificar a vibração
Fonte: http://interseal.com.br/blog/?p=291
3.3.2 Análise termográfica (térmica)
A análise termográfica é um processo não destrutivo, utiliza-se de
equipamentos que são capazes de captar a irradiação dos raios
infravermelhos e calor e com o resultado denotarão as reais condições dos
equipamentos e das máquinas.
Em bombas este tipo de análise tem o objetivo de detectar vazios,
sobremetal e outros. E na parte elétrica, é possível identificar áreas onde
há mais resistividade, pois aumentará a potência e irá gerar calor, com
isso é possível identificar onde está situado o problema e posteriormente
ser realizada a substituição da peça, antes que ocorra algum sistema de
falha ou defeito.
Segundo Filho et. al. (2006), é uma técnica de análise de um corpo, sem
haver qualquer contato físico com o mesmo, onde que, qualquer corpo com
temperatura acima de 0 (zero) K, imite uma radiação eletromagnética na
faixa do infravermelho.
Fonte:http://interseal.com.br/blog/?p=291
3.3.3 Análise de óleo (ferrografia)
Com o passar do tempo todo equipamento ou máquina se desgasta, e o óleo
lubrificante contém informações importantes sobre a vida útil dos
equipamentos, extrema importância na determinação de elementos de desgaste
e contaminação dos equipamentos.
De acordo com Souza (2007), é possível conhecer, controlar e,
normalmente, combater a origem da contaminação e, com base nestes dados,
ações podem ser tomadas no sentido de aumentar a vida útil do equipamento.
A ferrografia consiste em determinar o tipo de desgaste em máquinas,
por meio da morfologia, acabamento superficial, natureza e tamanho das
partículas encontrado em amostra de óleo da máquina.
Existem 2 (dois) tipos de exames ferrográficos:
1) - Ferrográfico quantitativo: Determina as concentrações e permite
análise de tendências.
Partículas grandes;
Partículas pequenas;
Concentração total;
Modo de desgaste.
Figura 20: ferrografo quantitativo
Fonte:http://tecem.com.br/site/downloads/artigos/baroni.pdf
2) – Ferrográfico analítico: Identifica os tipos e causas do desgaste:
Esfoliação;
Pitting;
Abrasão;
Corrosão;
Contaminantes;
Arrastamento;
Falha do lubrificante.
Figura 21: ferrografo analítico
Fonte: http://tecem.com.br/site/downloads/artigos/baroni.pdf
Análise de óleo de bancada
Fonte:http://www.ebah.com.br/content/ABAAAflkkAL/apost-tec-
manutencao-p-2013?part=4
A tabela a seguir mostra alguns metais encontrados nas análise de óleo
e sua origem:
" " "
"Metais "Origem do desgaste "
" "Cilindros, engrenagens, anéis, eixo, virabrequim, "
"Ferro "rolamentos, bomba de óleo, compressor de ar, eixo de "
" "comando de válvulas, guias e sedes, águas, impurezas. "
" "Anéis, rolamentos, cubos de freio, cilindros e partes "
"Cromo "de sistemas hidráulicos. "
" "Buchas, rolamentos, discos de transmissão, aditivos, "
"Cobre "arruelas de encosto, mancais, casquilhos. "
" "Pistões, rolamentos, bombas, rotores, tuchos de bombas"
"Alumínio "injetoras "
Fonte: grifo próprio
3.4 COMANDOS ELÉTRICOS
Em nosso curso, mais precisamente no módulo específico II, tivemos o
enriquecimento dessa matéria com o Professor Hudson, onde com certeza nos
possibilitou ter uma visão de como fazer a pesquisa sobre o assunto.
Segundo a Empresa de Pesquisa Energética – EPE (2012), da energia
consumida no pais, cerca de 35,1% (trinta e cinco virgula um por cento) é
destinada às indústrias. Sendo que dessa porcentagem 60% (sessenta por
cento) é usada em motores. De acordo com o programa nacional de conservação
de energia elétrica - PROCEL (2007) foram estabelecidas metas, que se fosse
mantido a estrutura atual do uso da energia elétrica, calculava-se a
necessidade de expansão para 2015, em torno de 780 TWh/ano. Caso houve-se
uma diminuição no desperdício de energia elétrica, haveria uma redução na
produção de 130 TWh/ano. Entre os equipamentos que utilizam o motor
elétrico está o sistema de bombeamento da indústria que corresponde 18%
(dezoito por cento) da força motriz utilizada.
Os comandos elétricos tem por finalidade a manobra de motores
elétricos, que são elementos finais de potência em um sistema automatizado.
A necessidade de manobras seqüenciais e de intertravamento, através da
lógica de contato com dispositivos exclusivamente eletromecânicos deram
origem ao que se chama de comandos elétricos. Atualmente os comandos não
são mais puramente elétricos, mas envolvem alguma eletrônica, tais como,
relés de tempo e outros. Assim sendo, hoje em dia, comandos elétricos são
aqueles implementados por dispositivos de manobra e/ou comando
eletromecânicos e dispositivos eletrônicos interligados por fios e destinam-
se a comandar o acionamento e o desligamento de uma carga, ou seja, é
destinado a abertura e fechamento de um circuito elétrico onde uma
determinada carga está inserida, o dispositivo de manobra mais simples que
existe é a chave elétrica.
Fonte: http://www.dellatec.com.br/painel-de-comando.html
Os objetivos principais dos comandos elétricos em um painel elétrico
são:
Dar total proteção ao operador na sequência da partida e manobra dos
motores:
a) – Seccionamento: só pode ser operado sem carga durante a verificação
do circuito;
b) – Proteção contra curto circuito: proteção dos condutores do
circuito terminal;
c) – Proteção contra sobrecargas: proteger as bobinas do elemento do
motor;
d) – Dispositivo de manobra: ligar e desligar o motor de forma segura,
sem haver o contato do operador como local de maior corrente.
Oferecer uma lógica de comando.
Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAkt8AJ/introducao-aos-
comandos-eletricos
Não podemos falar de comandos elétricos e esquecer-se de seu principal
componente, o contator. A partir do contator, que se forma toda a lógica do
circuito e também permiti ou não a passagem da corrente elétrica que
energiza as bobinas do circuito de comando, quanto a corrente principal do
circuito. Podemos citar dois tipos de contatores:
Contator normalmente aberto (N.A.): não há passagem da corrente
elétrica, a carga não estará acionada;
Contator normalmente fechado (N.F.): há passagem da corrente
elétrica, a carga estará acionada.
Figura 25: contator
Fonte:http://www.intertronic.com.ve/componentes-electricos/rele-termico-
para-contactores-lr2d13/
Além do contator, podemos citar outros componentes que compõem um
quadro de comandos elétrico, são eles:
Chave sem retenção: permanece acionado mediante aplicação de uma
força externa. Depois de cessada a força o dispositivo volta à posição
anterior;
Chave com retenção: uma vez acionado, seu retorno à situação anterior
acontece somente através de um novo acionamento;
Chave de contatos múltiplos: existem chaves com ou sem retenção de
contatos múltiplos NA e NF;
Chave seletora: possui duas ou mais posições podendo selecionar uma
ou várias funções em um determinado processo;
Relê: dispositivo formado basicamente por uma bobina e pelos seus
conjuntos de contatos.
No circuito de comando não podemos esquecer-nos dos dispositivos de
segurança que garantem que não passará corrente em condições anormais,
tipo, curto circuito e sobre cargas, os mais comuns são:
Fusível: baseia-se na fusão do filamento e consequentemente sua
abertura quando por essa passar uma corrente superior ao recomendável para
o circuito;
Disjuntor: tem a função de proteger em uma eventual sobre carga ou
curto circuito, interrompendo a passagem da corrente;
Relê de sobre carga: baseia-se na dilatação de duas lâminas
metálicas, com coeficiente de dilatação diferente.
Para nos informar sobre algumas falhas e indicar o estado em que se
encontra o painel de comando, temos alguns dispositivos, os mais comuns
são:
Indicador visual: fornecem sinais luminosos indicativos de estado,
emergência, falha etc. É o mais utilizado devido à simplicidade,
eficiência;
Indicador acústico: fornecem sinais audíveis indicativos de estado,
falha, emergência etc. São as sirenes e buzinas elétricas. Utilizados em
locais de difícil visualização (para indicadores luminosos) e quando se
deseja atingir um grande número de pessoas em diferentes locais.
3.4.1 Motores elétricos
Os motores elétricos têm por finalidade transformar a energia elétrica
em mecânica ou mais especificamente em torque ou conjugado, pela atração ou
repulsão dos pólos magnéticos produzidos pelos eletroímãs dos quais são
formados, e apresentam diversas vantagens:
São fabricados em diversas potências;
Velocidade controlada em diversas faixas;
Oferecem ampla faixa para sua automação nos processos industriais;
Facilidade em manutenção e reposição;
Seu controle pode ser feito a distância;
Os componentes que fazem seu controle (relês, contatores, chaves
automáticas, inversores, etc.).
Tais vantagens fazem dos motores elétricos na indústria o meio mais
indicado para transformar a energia elétrica em mecânica em diferentes
cargas, como no nosso caso, em bombas centrífugas.
3.4.2 Tipos de motores
Existem diversos tipos de motores que são comercializados atualmente e
podem ser divididos em dois grupos, motores de corrente continua e motores
de corrente alternada.
Na figura 26, veremos com mais detalhes, cada tipo de motor elétrico,
sua divisão e subdivisões.
Figura 26: Família dos motores
Fonte: http://pt.azdoctips.com/doc/38681056/Apostila-de-Motores-Eletricos
3.4.2.1 Motor de corrente alternada (C.A.)
Nos motores de corrente alternada, o fluxo magnético do estator é
gerado nas bobinas pela corrente alternada monofásica ou trifásica. A
intensidade do campo magnético varia continuamente e sua polaridade inverte
frequentemente.
Classificação dos motores de corrente alternada:
1) - Motores monofásicos: Nos motores monofásicos os seus enrolamentos
de campo são ligados diretamente a uma fonte monofásica. É um tipo de motor
que possui apenas um conjunto de bobinas e sua alimentação é feita por uma
única fase de corrente alternada.
Os motores monofásicos são empregados para cargas que necessitam de
motores de pequena potência como, por exemplo, motores para ventiladores,
geladeiras e furadeiras portáteis. Os motores monofásicos tem uma grande
aplicabilidade e se estende desde as residências até as indústrias. É
recomendável quando se precisa baixa potência, devido a sua restrição de
projeto e uso de apenas uma fase de corrente alternada. Tendo em vista que
esses motores não possuem uma grande faixa de escolha para maiores
potências, utilizado na maioria das vezes para aplicações que precisam
apenas de uma fração de HP (Horse Power). Existem diversos tipos de motores
monofásicos, porém, "os motores com rotor tipo gaiola destacam-se pela
simplicidade de fabricação e, principalmente, pela robustez e manutenção
reduzida." (ULIANA, p 9).
Figura 27: Motor monofásico
Fonte: http://www.weg.net/br/Produtos-e-Servicos/Motores-
Eletricos/Comerciais-e-Residenciais/Steel-Motor-Monofasico
Podemos classificá-lo com dois tipos:
Motores monofásicos assíncronos ou indução:
O motor assíncrono é constituído basicamente pelos seguintes elementos:
um circuito magnético estático, constituído por chapas ferromagnéticas
empilhadas e isoladas entre si, ao qual se dá o nome de estator; por
bobinas localizadas em cavidades abertas no estator e alimentadas pela rede
de corrente alternada; por um rotor constituído por um núcleo
ferromagnético, também laminado, sobre o qual se encontra um enrolamento ou
um conjunto de condutores paralelos, nos quais são induzidas correntes
provocadas pela corrente alternada das bobinas do estator.
Possuem um único enrolamento no estator, produzindo um campo magnético
não girante, ou seja, um campo magnético pulsante, ao se expandir e
contrair o campo do estator induz tensão quando o rotor estiver parado. O
campo gerado no rotor tem polaridade oposta ao campo do estator. A oposição
dos campos determina o aparecimento de forças que atuam sobre a parte
superior e a parte inferior do rotor, no sentido de comprimi-lo ou esticá-
lo. A ação das forças é igual nas duas metades do rotor, pois elas atuam
através do centro do rotor, o que produz um torque resultante nulo e o
rotor permanece parado.
O motor monofásico não tem partida própria. Como podemos constatar o
princípio de funcionamento do motor assíncrono baseia-se em duas leis do
Eletromagnetismo, a Lei de Lenz e a Lei de Faraday.
Faraday: "Sempre que através da superfície abraçada por um circuito
tiver lugar uma variação de fluxo, gera-se nesse circuito uma força
eletromotriz induzida. Se o circuito é fechado será percorrido por uma
corrente induzida".
Lenz: "O sentido da corrente induzida é tal que esta pelas suas ações
magnéticas tende sempre a opor-se à causa que lhe deu origem".
Figura 28: Motor assíncrono com rotor gaiola de esquilo
Fonte:
http://maquinaseletricasi.blogspot.com.br/2013_04_01_archive.html
Motores monofásicos síncronos: é constituído por um ímã permanente em
uma corrente contínua mediante anéis coletores. São motores de velocidade
constante que se constitui a sua principal aplicação. São utilizados
somente para grandes potências devido ao seu alto custo de fabricação. O
motor síncrono é bastante semelhante ao motor assíncrono no seu aspecto
geral, embora usualmente os motores síncronos possuem potência elevada e/ou
rotação muito baixa quando comparado com o motor assíncrono normal.
Tipicamente, o motor síncrono tem um comprimento de núcleo pequeno e um
diâmetro grande quando comparado com o motor assíncrono.
A economia está por trás do uso de motores síncronos em muitas das
aplicações deste tipo de motor na indústria. As cinco razões mais comuns
para se especificar motores síncronos são:
1. Baixo custo inicial;
2. Obter altos rendimentos;
3. Obter correção de fator de potência;
4. Obter características de partida especiais;
5. Obter características especiais do motor síncrono.
Figura 29: Motor síncrono
Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfBKoAG/apresentacao-
sincrono-assincrono
A principal diferença entre os motores síncrono e assíncrono, é que o
síncrono tem sua rotação fixa (sincronizada), ou seja, a rotação e a
frequência trabalham em sincronismo, já o assíncrono é semelhante ao
síncrono no seu aspecto geral, mas sendo que sua rotação não trabalha em
sincronismo com a frequência, causando uma perca ou escorregamento;
2) – Motores trifásicos: os motores trifásicos possuem a associação de
três correntes alternadas monofásicas defasadas de 120 graus elétricos, ou
seja, 1/3 de período, o sistema fica equilibrado quando as três correntes
monofásicas associadas possuem o mesmo valor eficaz e a mesma defasagem
entre elas.
Figura 30: corrente alternada trifásica
Fonte: http://www.slideshare.net/sinesiogomes/motores-voges-manual
Podemos classificá-lo com dois tipos:
Motores trifásicos assíncronos ou indução:
Podemos citar inúmeras vantagens relativas aos motores de indução.
Estes costumam ser empregados nas situações em que se verificam potências
pequenas ou médias, até mesmo quando a variação de velocidade não for
necessária. Também chamados motores assíncronos, eles são robustos, possuem
custos de produção e manutenção pequenos além de vida útil longa. Exemplos
de aplicação: ventiladores, compressores, elevadores, bombas etc.
Os motores de indução são formados e acordo a sua constituição e são
formados essencialmente por um estator (recebe a alimentação externa em
seus condutores) e um rotor (parte girante que irá acionar uma carga
mecânica alimentará as bobinas do estator sob o efeito do campo magnético).
Os motores de indução mais conhecidos são: rotor em gaiola "bifásico" e
rotor bobinado (anéis). Ou seja, essa classificação varia segundo a forma
que assume a peça conectada ao eixo girante (na verdade o rotor) e como
estejam distribuídas suas bobinas:
Rotor em gaiola de esquilo: apresenta um núcleo ferromagnético laminado
com ranhuras onde se encacham as barras condutoras, sendo estas curto-
circuitadas por anéis coletores nas extremidades. Podem ser monofásicos,
(exigem dispositivo de partida) e trifásicos, costumam ser utilizados com
maior frequência, por serem mais práticos;
Figura 31: motor trifásico de indução ou assíncrono
Fonte: http://www.portaleletricista.com.br/motores-de-inducao/
Rotor Bobinado (anéis): Motores trifásicos cujas bobinas a eles
associadas estão conectadas a uma resistência variável e trifásica (ligação
estrela ou Y), pois a corrente de partida é alta e deve ser controlada.
Sendo a resistência variável inicialmente, o seu valor é máximo, passando a
diminuir com o movimento do rotor até atingir a plena carga (condição em
que é estabelecido o curto-circuito e essa resistência torna-se nula).
Figura 32: rotor e estator
Fonte: http://www.portaleletricista.com.br/motores-de-inducao/
Motores trifásicos síncronos:
Os motores trifásicos síncronos, através da corrente alternada que lhe
é fornecida, transformam a energia elétrica em energia mecânica. São
motores de uma grande aceitação nos acionamentos que se realizam em baixa
velocidade, um grande rendimento, integrados em instalações elétricas, onde
se pretende economizar energia elétrica. A principal desvantagem desse tipo
de motor elétrico é o elevado valor de corrente que absorve durante a
partida, além de uma instalação de uma fonte de corrente contínua que
garanta a alimentação do circuito indutor da máquina.
Normalmente é construído, como uma máquina elétrica de pólos salientes,
mecanicamente equilibrada. Sua utilização está condicionada pelas suas
características principais de funcionamento:
Aspectos construtivos: é uma máquina elétrica de construção cara, é
usada uma grande quantidade de material magnético, potências baixas em
relação ao motor de indução trifásico;
Arranque: o motor síncrono trifásico é uma máquina elétrica, não tem
a possibilidade de arrancar a partir da situação de parada, é necessário um
método de arranque baseado nas suas propriedades, no seu aspecto
construtivo;
Fator de potência: a vantagem na utilização do motor síncrono é a
possibilidade de trabalhar com um fator de potência que só depende das
condições de excitação, assim o motor não só trabalha com um bom fator de
potência, como pode funcionar com fornecimento de energia reativa à rede de
alimentação, corrigindo o fator de potência da instalação elétrica.
Outras características dos motores trifásicos síncronos que lhe fazem
aconselhável sua utilização são: como produção hidráulica numa condição
alternador-motor; tem certa estabilidade de funcionamento, que permitem
acionar cargas com comportamento pulsatório, como em compressores
industriais.
Figura 33: motor trifásico síncrono
Fonte: http://rafaitcazacatecoluca.blogspot.com.br/
3.4.2.2 Motor de corrente contínua (C.C.)
Os motores de corrente contínua tem com princípio de funcionamento,
variar a velocidade de zero até a velocidade nominal, com a possibilidade
de se ter conjugado constante, isso tem uma importância fundamental pois
torna-se possível fazer o acionamento em várias aplicações que exigem ampla
faixa de variação de velocidade com uma ótima regulação e precisão de
velocidade.
Esses tipos de motores são dimensionados de forma a ter suas
características em relação ao seu funcionamento, elevando os custos com sua
produção, sendo a maioria fabricada por encomenda, mesmo assim em
determinadas aplicações, são preferencialmente utilizados, onde se tenha
uma ótima precisão de velocidade, até 0,01% (zero vírgula zero um por
cento), principalmente nas aplicações de sincronismo entre vários motores.
Outra característica destes motores é que possuem em sua maioria
ventilação independente e classe de isolamento melhorada (classe F), para
que permitam a sua operação em velocidades reduzidas sem problemas de
sobreaquecimento e redução de sua vida útil.
Figura 34: motor corrente contínua
Fonte: http://www.eletromack.com.br/products/motor-eletrico-corrente-
continua-60-hp.html
3.4.3 Tipos de ligação
Os diversos tipos de motores elétricos, monofásicos ou trifásicos,
possuem uma forma de ligação específica, dentre elas estão a ligação
estrela-triângulo e a ligação direta.
3.4.3.1 Ligação estrela - triângulo
A partida estrela-triângulo é indicada para as máquinas que tem baixo
conjugado resistente, ou que partem em vazio. Em virtude do regime
transitório no momento da ligação triângulo, pode ser necessário, acima de
uma determinada potência, utilizar uma variante para limitar estes
fenómenos transitórios.
Cada bobina do motor trifásico deve receber 220V em funcionamento
normal, exceto se for motor especial para alta tensão.
O motor de 6 terminais pode ser ligado em 220V ou em 380V;
O motor, de 12 terminais pode ser ligado em 220V, 380V, 440V, ou
760V.
A tensão com que se pode alimentar o motor depende da forma como são
associadas suas bobinas. Tal ligação pode ser estrela ou triângulo sendo
que em triângulo as bobinas recebem a tensão existente entre fases e em
estrela as bobinas recebem tal tensão dividida por 3.
Ligação de motor de 6 terminais:
A) Triângulo 220V
Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAT-8AI/comandos-eletricos
B) Estrela 380V
Figura 36: Ligação em estrela 380V
Fone: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAT-8AI/comandos-eletricos
Ligação do motor de 12 terminais:
A) Triângulo paralelo 220V e Estrela paralelo 380V
Figura 37: ligação de motores de 12 terminais 220V e 380V
Fonte:http://ensinandoeletrica.wordpress.com/2011/05/23/ligacao-de-
motores-fechamentos/
B) Triângulo série 440V e Estrela série 760V
Figura 38: ligação de motores de 12 terminais 440V e 760V
Fonte:http://ensinandoeletrica.wordpress.com/2011/05/23/ligacao-de-
motores-fechamentos/
Lembrando que em alguns motores, em vez de números podem ter letras
nos terminais de ligação: U = 1; V=2; W = 3; X = 4; Y = 5; Z = 6
3.4.3.2 Ligação direta
Durante a partida a corrente pode atingir valores muito altos. Por
isso, nos motores de maiores potência utilizam-se meios de aplicar às
bobinas menor valor de tensão durante a partida, a fim de se reduzir a
corrente nesse momento.
Esta ligação se caracteriza por possuir um ponto comum entre as três
fases. Neste ponto, pode ou não ser ligado um condutor, denominado de
neutro, caracterizando assim dois tipos de ligação estrela (com neutro ou
sem neutro). No caso de motores elétricos, é utilizada a ligação estrela
sem neutro, uma vez que o desequilíbrio entre as fases é, normalmente,
insignificante.
A ligação direta é recomendada quando o motor tiver uma potência baixa,
a máquina movimentada não necessita de uma aceleração progressiva. Alguns
casos não se recomenda esse tipo de ligação, como:
Pode haver queda de tensão da rede devido a corrente exigida na
partida;
Não aguenta golpes mecânicos etc.
Figura 39: Partida direta do motor
Fonte: http://www.saladaeletrica.com.br/partida-direta-de-motor-
trifasico/
3.4.4 Inversor de frequência
É um dispositivo eletrônico que transforma a energia elétrica CA fixa
em energia elétrica CA variável, controlando a potência consumida pela
carga.
O inversor de frequência pode ser usado para o controle de vazão em
processos de bombeamento, substituindo os controles tradicionais de forma
muito mais eficiente, tais como válvula de controle, by-pass e sistema on-
off. Esses processos, largamente utilizados em indústrias, possuem
potencial de redução de energia elétrica na ordem de até 30% (trinta por
cento) teoricamente.
Os inversores de frequência são muitos utilizados em motores de indução
trifásico do tipo gaiola de esquilo. Permitem um acionamento com velocidade
variável, controlando a tensão e a frequência de alimentação dos motores.
A utilização de inversores de frequência em sistemas de bombeamento é
viável quando o sistema apresenta condições de operação que necessitem de
variação de vazão e pressão nas tubulações. Também quando há a necessidade
do controle sobre a rotação, partida e desligamento do motor, com a
finalidade de racionalizar o uso de energia elétrica.
Cerca de 51% (cinquenta e um por cento) da energia elétrica consumida
pelas indústrias é gasta para alimentar os motores elétricos, por isso é
importante dimensionar corretamente os motores, afim de reduzir ao máximo a
potência consumida, otimizando os meios de controle e de processo.
Numa imensa maioria de projetos de sistemas de bombeamento, à
estruturas superdimensionadas em relação a demanda real do processo. Ainda
de acordo com o Europump and Hydraulic Institute (2004), estima-se que 75%
(setenta e cinco por cento) dos sistemas de bombeamento se encontrem nessa
condição e, seguramente mais de 20% (vinte por cento). A justificativa
apresentada, em alguns casos, era a de que se primava por uma margem de
segurança. Obviamente, há um gasto desnecessário com equipamentos que
muitas vezes jamais serão utilizados em sua plenitude, sem falar do
desperdício de energia com o pleno funcionamento dos mesmos.
O inversor de frequência através de sua capacidade de variar a
velocidade e controle em malha fechada, acrescenta uma melhoria muito
grande na operação do sistema. Com a variação da vazão é possível não
elevar a pressão na rede nos horários de menor consumo, evitando danos a
tubulação e a estrutura geral em si, possibilidade essa não alcançada com
outros métodos. Apesar de seu alto valor inicial de investimento, a
utilização do inversor de frequência tem em tempo de retorno de
investimento de médio a curto prazo, variando com as característica do
setor, tornando-se atrativo, pois além do retorno do investimento em um
curto prazo de tempo, os gastos operacionais serão reduzidos, não só com a
economia de energia, mas também com a redução de danos a estrutura e perdas
por vazamentos. Ainda há um aumento na vida útil do equipamento, com as
partes mecânicas devido a redução do estresse mecânico proporcionado pela
redução da velocidade e dos golpes hidráulicos.
Como alternativa para o controle da vazão, além do controle dos motores
elétricos com inversores de frequência, a PROCEL (1998), cita a utilização
de válvulas de estrangulamento, by-pass, recirculação de fluxo ou sistemas
de polias e correias, como meios não eficazes do ponto de vista de
racionalização no uso da energia.
Campana (2000), com o intuito de verificar a viabilidade técnica em
usar inversores de frequência para racionalização de energia elétrica,
simulou o comportamento do índice de carregamento e rendimento dos motores
elétricos em sistemas em operação (média, baixa e muito baixa pressão).
Observou-se que nas operações média, baixa e muito baixa pressão, quando
não se utilizou o inversor de frequência, ocorreram variações no índice de
carregamento, da ordem de 58%, 46% e 31% respectivamente. Por outro lado,
ao se utilizar o inversor de frequência, o índice de carregamento
apresentou valores nominais próximos a 100% (cem por cento). Quanto ao
rendimento, ao se utilizar o inversor de frequência, ocorreram acréscimo de
até 3,71%, 5,91% e 2,19%, respectivamente. Com bases nesses dados conclui-
se que a utilização do inversor de frequência é uma forte alternativa
técnica para a racionalização de energia em sistemas de bombeamento via
adequação de força motriz.
Rizzo (1991) estudou a viabilidade técnica econômica em utilizar os
inversores de frequência, comparados aos outros métodos de controle da
vazão. Teve como resultado, dados que mostram em média, que os inversores
de frequência, tiveram uma economia de energia três vezes superior aos
demais métodos.
Viana (2001) sugere que a seleção adequada para as bombas, sejam
aquelas adequadas para as condições de trabalho, de melhor rendimento. Em
relação a racionalização de energia, o mesmo autor diz que é um grande erro
a seleção da bomba superdimensionada, ou seja, muito além do que seria
necessário para o sistema projetado, gerando o consumo desnecessário de
energia.
De acordo com Carter (2006), as principais vantagens de sistemas
dotados de inversores de frequência são:
Economia em energia elétrica: pela lei da semelhança, sendo a vazão
diretamente proporcional a rotação, e a potência diretamente proporcional a
rotação;
Controle da velocidade aplicando ao conjunto uma carga muito menor:
cada valor de vazão corresponderá a um valor de carga que será menor em
função da redução da rotação, se comparado ao sistema convencional de
controle de vazão;
Boa eficiência: o uso associado dos inversores de frequência sugere a
avaliação da faixa de operação em que o sistema mais opera e sua relação
com as curvas de rendimento do conjunto motor-bomba. Testes com o conjunto
motor-bomba, apresentaram rendimento acima de 95% (noventa e cinco por
cento);
Pressão do sistema é mantida bem próxima do nível mínimo requerido;
As perdas físicas ligadas a pressão, são minimizadas;
Mudança da rotação se dá de forma suave, segura e confiável, com o
controle da vazão de acordo com a mudança da rotação. Essa mudança de
rotação pode ser feita direto do painel elétrico da casa de bombas ou mesmo
a distância pelo Centro de Controle Operacional (CCO), fazendo o ajusto
necessário;
Eliminação da alta corrente de partida e redução do pico de demanda
(kVA): o inversor de frequência se adapta para evitar sobrecargas causadas
pela aceleração de alta carga de inércia;
Alimenta tanto motores assíncronos como síncronos;
O sistema de pulsos (PWM) permite uma faixa de variação de frequência
de 0 a 100% (cem por cento);
Aumento da vida útil da bomba, mancais, vedações, etc., pela
diminuição do desgaste mecânico. Como o sistema dotado de inversos de
frequência atua na medida exata das necessidades operacionais, haverá uma
conservação maior dos equipamentos e acessórios;
Redução do nível de ruído e vibração;
Redução de problemas de cavitação no sistema de bombeamento
associados a operação de válvulas de controle a baixo fluxo;
Simplificação na tubulação através da eliminação de válvulas para
controle de vazão;
De acordo com Casada et al.(2000), também existem algumas desvantagens
ao se usar os inversores de frequência:
Custo inicial relativamente alto;
Requer técnicos especializados, devido aos circuitos sofisticados;
Introduzem distorções harmônicas e emitem interferência
eletromagnéticas;
Estando a ventilação acoplada ao eixo do motor, a redução da rotação
promoverá um aumento na temperatura;
Alguns tipos de cabos podem não suportar as mudanças de frequência,
provocando a queima por aquecimento;
Instalações em ambientes menos agressivos dos que os motores
geralmente ficam.
Viana (2001), relembra que, "[…] custos iniciais, muitas vezes, podem
ser altos para o que o operacional (custo), ao longo de um tempo, torne-se
baixo".
Figura 40: inversor de frequência
Fonte: http://automacao-criativa.blogspot.com.br/2012/02/igbt-o-
funcionamento-de-um-inversor-de.html
3.4.4.1 Princípio de funcionamento
Quando variamos a frequência da tensão no estator do motor, na verdade
estamos variando o campo girante, ou seja, variando a velocidade do rotor,
mantendo constante o escorregamento da máquina, otimizando as perdas de
acordo com as condições da carga. Variando a frequência de alimentação do
motor CA, varia sua velocidade síncrona, ou seja, todas as velocidades
síncronas variam desde f=0 até a máxima frequência do inversor. Os
inversores de freqüência podem ser classificados por sua topologia, que é
dividida em 3 partes: Retificador, Circuito Intermediário (Filtro) e
Inversor:
Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAABQZYAC/apostila-inv-freq
Retificador: tem como função transformar a tensão alternada 60 Hz em
tensão contínua através da retificação de onda completa. O valor desta
tensão contínua é aproximadamente: Vcc = 1,41 x V;
Circuito intermediário: protege contra sobre tensões no barramento da
CC, filtragem e minimização do ripple do retificador;
Inversor: responsável pelo fornecimento de tensão alternada ao motor
CA através de componentes de potência tais como: Tiristores, GTOs, IGBTs,
etc. A transformação da tensão contínua do Circuito Intermediário em tensão
alternada senoidal é feita através do chaveamento sincronizado destes
componentes.
3.4.4.2 Sistema de bombeamento convencional
O sistema de bombeamento convencional para se conseguir o controle da
vazão, geralmente são operados por válvulas tipo globo, gaveta ou
borboleta, de acordo com as demandas operacionais.
Neste tipo de sistema, desloca-se o ponto de operação (intersecção da
curva da bomba com a curva do sistema), pelo aumento da perda de carga,
sobre a curva da bomba até se encontrar o ponto desejado para uma
determinada vazão, com a bomba operando com rotação constante n.
Figura 42: curva do sistema com controle por válvulas
Fonte:http://www.escoladavida.eng.br/mecfluquimica/planejamento_12009/au
las_12009/inversor%20de%20frequ%C3%AAncia.pdf
O uso do bombeamento convencional implica em algumas desvantagens,
fazendo com que o sistema seja prejudicado em determinadas situações onde,
por exemplo, com a válvula de regulagem totalmente aberta, não se tem a
possibilidade de incremento da vazão.
Talvez a principal desvantagem do tipo desse sistema é que a operação
das válvulas para controle da vazão, aumenta a perda de carga local, ou
seja, consequentemente aumenta a carga a montante da válvula de controle.
Segundo Armintor e Connors (1987); Brignol (2000); Viana (2001), a
potência consumida pela bomba é proporcional a vazão e a carga, com uma
redução gradativa da vazão bombeada com um aumento de consumo.
Como resultado do que foi dito anteriormente, haverá uma perda da vida
útil do equipamento, além do aumento do índice de vibração, provocando
danos as tubulações e válvulas, observa PEMBERTON (2005).
Wood e Reddy (1.994) define esse tipo de sistema, "[...] conduzir um
carro com o freio de mão acionado: o resultado é o desperdício
desnecessário de energia".
Ainda segundo Brown (2.001), estima-se que de toda energia elétrica
utilizada pela indústria, 65% (sessenta e cinco por cento) seja destinada a
motores elétricos e que, do montante relativo a esse percentual, 20% (vinte
por cento) seja desperdiçado por mecanismos de controle (ex.: válvula).
O sistema de bombeamento convencional é visivelmente prejudicial a
operação da bomba, pois a mesma opera com rotação constante n e vazão Q1, e
a instalação opera ao longo de sua rotina com outras vazões Q2, Q3... etc.,
que no máximo serão iguais a Q1.
3.4.4.3 Sistema de bombeamento com inversor de frequencia
O sistema de bombeamento com o inversor de frequência promove a
alteração da curva da bomba mantendo-se constante a curva do sistema ou
instalação, temos com isso um consumo de energia proporcional a rotação do
motor, nem mais nem menos, apenas o necessário.
Fonte:http://www.escoladavida.eng.br/mecfluquimica/planejamento_12009/au
las_12009/inversor%20de%20frequ%C3%AAncia.pdf
Consumo de energia em função dos métodos de controle de vazão
http://www.lenhs.ct.ufpb.br/html/downloads/serea/conferencia/VI%20serea%
20palestra/p05.pdf
METODOLOGIA
No contexto que se aborda as teorias acerca da mecânica e suas
contribuições no campo das definições de manutenção de bombas centrífugas,
definimos, os procedimentos metodológicos para o desenvolvimento da
pesquisa.
O método da pesquisa será estudo de caso, pesquisa qualitativa, de uma
vez que o objetivo é compreender, a viabilidade do inversor de frequência
em bombas centrífugas, seu funcionamento, e como os novos recursos
tecnológicos podem contribuir para a melhoria da produção na empresa.
A coleta de dados se deu através de entrevista com pessoas responsáveis
pelo setor de manutenção das bombas, serão analisados numa perspectiva
qualitativa, "linha comum, é que todos os modos qualitativos de análise
relacionem-se, primeiramente, com análise textual, seja verbal ou escrita
(MYERS, 1997)".
Assim sendo o resultado será apresentado através de um texto que
redimensione os resultados alcançados através dos objetivos da pesquisa bem
como as questões propostas para pautar os resultados conseguidos.
Trazendo para a prática, um fato bem recente aconteceu na empresa, com
uma máquina recicladora de polietilenos (Fabricante Wortex), onde a mesma
possui um sistema de resfriamento d'agua, porem era um sistema fechado e
não tinha
Os principais problemas que ocorriam no sistema eram nas bombas, devido
a pressão e vazão sem controle, como consequência disso, as causas mais
comuns eram dentre outras:
Retentores danificados.
Constantes desalinhamentos do conjunto motor-bomba.
Fadiga nos eixos, chegando com o tempo a sua quebra.
Problemas com as tubulações, devido aos constantes picos de vibração
fora do especificado. Com o súbito giro do motor de 0 a 100% (cem por
cento) de sua potência instantaneamente, fazia com que o rotor atingisse
uma alta rotação, muito rápido, ao ponto de criar um espaço (vácuo) entre o
fluido e as pás do rotor. Devido à alta velocidade do fluido, criava-se
bolhas de ar (cavitação) e ao se chocar com as pás, danificava as mesma, e
causavam grandes vibrações, principalmente nas tubulações que ficavam mais
próximas das bombas, causando constantes vazamentos.
A vida útil do motor é em parte determinada pelo número de partidas
que o mesmo é submetido. Normalmente as altas correntes de partida,
acompanhadas de forças magnéticas envolvidas, causam altas temperaturas,
que aceleram o surgimento de defeitos. A presença de trancos tende a
diminuir também a vida útil dos acoplamentos e dentes das engrenagens.
Figura 45: Vista frontal da bomba demonstrando a quebra do eixo
Fonte: empresa pesquisada
Com isso foi implantado uma melhoria no sistema, realizando a
instalação de inversores de frequência para o controle da vazão d'água.
Após a instalação foi reduzido o número de quebras, consequentemente
aumentado a sua produção como mostra a tabela abaixo, onde fica claro que,
foi de grande benefício para a empresa a instalação dos inversores de
frequência, pois além de reduzir as frequentes paradas para a manutenção
corretiva, onde se geravam imensos prejuízos na produção, obteve-se ganhos
relacionados ao processo de produção.
"Produção referente a 10 h/dia e 5 dias/semana "
" Antes " Depois "
"Produção hora = 90 Kg/hora "Produção hora = 99 Kg/hora "
"Produção dia = 900 Kg/dia "Produção dia = 990 Kg/dia "
"Produção mensal = 18000 Kg/mês "Produção mensal = 19800 Kg/mês "
Houve um ganho na produção de 1800 Kg/mês, levando em conta que o
material fabricado custa R$ 2.50, houve um aumento no faturamento de R$
4.500,00 ao mês e aumento na produção na ordem de 11% (onze por cento) ao
mês.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Sobre a primeira questão, qual tipo de bomba mais usada nas empresas,
chegamos à conclusão que 90% (noventa por cento) das bombas usadas nas
industriais são centrífugas, porque apresentam construção simples, permite
bombear líquidos e sólidos, com menor custo de manutenção.
A segunda questão: Como é feita a manutenção e quais os recursos
tecnológicos usados hoje? Ele respondeu que a manutenção é programada,
através de três recursos: análise de vibrações que se repete, regular ou
irregularmente, em um determinado intervalo de tempo. A análise de vibração
é uma ferramenta de monitoração da condição de uma máquina, é feita através
de um acompanhamento e manutenção preditiva que prolonga a vida útil do
equipamento. Análise de óleo, é utilizada para a avaliação das condições do
equipamento. Através da avaliação da composição química, quantidade e forma
dos contaminantes, foram desenvolvidas técnicas de acompanhamento e análise
que permitem definir mecanismos de falha de componentes da máquina. As
principais técnicas disponíveis são: Espectrometria e Ferrografia. Análise
termográfica, é definida como a técnica de sensoriamento remoto que
possibilita a medição de temperatura e a formação de imagens térmica de um
componente, equipamento ou processo, a partir da radiação infravermelha.
Na terceira questão, perguntou-se, se era viável a operação das bombas
com inversor de frequência? A resposta foi sim, Segundo "Antes o consumo de
energia era muito alto, quebra constante dos eixos, rápidos desgastes dos
rolamentos, aquecimentos excessivos, vibrações e ruídos fora do padrão".
Hoje com a implantação do inversor de frequência, as vantagens são:
economia de energia: os inversores permitem que as bombas operem sob
diversas condições de vazão em relação as reais necessidades de operação,
resultando em uma significativa economia de energia,
aumento da vida útil da bomba: atuando com partidas suaves, sem
causar nenhum pico de corrente de partida, reduzindo o estresse elétrico e
mecânico nas bombas, aumentando assim sua vida útil.
otimização do processo: o requerimento da vazão é de acordo com a
demanda na usina em determinadas horas do dia. Estes requerimentos
variáveis de vazão, podem ser cumpridos por meio do controle de vazão e
pressão das bombas.
A utilização do inversor de frequência e seus benefícios variam de
acordo com sua utilização na indústria, em nossa pesquisa, tivemos como
resultado um aumento considerável na produção, devido ter caído os excessos
em manutenção, pois o conjunto motor-bomba trabalhavam sempre com sua carga
máxima, causando diversos inconvenientes, por paradas não programadas e
acarretando assim prejuízo ao processo de produção.
Diante do exposto é importante ressaltar que os objetivos foram
alcançados. As respostas evidenciam que as novas tecnologias têm
contribuído de forma significativa para a melhor qualidade no processo de
produtividade da empresa.
CONCLUSÃO
Com o objetivo de compreender o tipo de bomba que melhor atende as
necessidades da indústria, foi realizada uma pesquisa com o responsável
pelo setor de manutenção da Empresa "A", buscando resposta para questões
especificas como: a) Identificar o tipo de bomba que melhor atende a
necessidade da indústria, b) Verificar quais os recursos tecnológicos que
melhor se adequa ao funcionamento da bomba, c) A viabilidade do uso do
inversor de frequência no controle da vazão em seu processo de operação.
Conclui-se que a bomba que melhor atende à demanda da empresa, é a
Centrífuga, porque apresentam construção simples, permite bombear líquidos
e sólidos, com menor custo de manutenção.
Verificou-se que as técnicas de manutenção usado na Empresa eram:
monitoramento de vibrações, feita através de um acompanhamento e manutenção
preditiva que prolonga a vida útil do equipamento. Análise de óleo, que
avalia a composição química, quantidade e forma dos contaminantes, através
de técnicas que permite definir mecanismos de falha de componentes da
máquina. E a Termográfica, técnica de sensoriamento remoto que possibilita
a medição de temperatura e a formação de imagens térmica de um componente,
equipamento ou processo, a partir da radiação infravermelha.
Sobre a viabilidade de se usar o inversor de frequência, a resposta
foi, "Antes o consumo de energia era muito alto, quebra constante dos
eixos, rápidos desgastes dos rolamentos, aquecimentos excessivos, vibrações
e ruídos fora do padrão". Hoje com a implantação do inversor de frequência,
as vantagens foram: economia de energia, aumento da vida útil da bomba,
otimização do processo e com a diminuição em manutenção houve um aumento
significativo na linha de produção.
É importante ressaltar a importância do trabalho dos docentes, que foi
de muita valia durante todo o curso e a realização desse trabalho, e ao
senhor Everaldo Caetano, responsável pelo setor de manutenção da empresa,
que colaborou com a nossa pesquisa, sem sua ajuda, não teria sido possível,
pois a Empresa não tem interesse em contribuir com esse tipo de atividade.
REFERÊNCIAS
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ambiente industrial: um estudo de caso. Dissertação de Mestrado,
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http://revistas.utfpr.edu.br/pg/index.php/revistagi/article/viewFile/1
7/14
http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/Bomb02.html
http://www.ufrnet.ufrn.br/~lair/Pagina-OPUNIT/bombas-index.htm
https://ben.epe.gov.br/downloads/S%C3%ADntese%20do%20Relat%C3%B3rio%20
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MYERS, M.D. Pesquisa Qualitativa em Sistemas de Informação, MIS Quarterly,
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Revista Produção Online, Florianópolis, SC, v.13, n. 2, p. 759-783,
abr./jun. 2013.
ANEXOS
Fotos tiradas no ambiente interno da empresa
Questionário aplicado na empresa pesquisada:
a) - Qual tipo de bomba mais usada na empresa?
b) - Como é feita a manutenção e quais os recursos tecnológicos usados
hoje?
c) - Houve alguma melhoria ao usar o inversor de frequência para controle
da vazão?
d) - É possível estabelecer uma comparação do antes e depois das novas
tecnologias?
-----------------------
Difusor
Figura 13: Etapas de funcionamento das bombas centrífugas
Figura 16: tipos de manutenção
Fonte: grifo próprio
Figura 17: Análise de vibração
Figura 19: Análise térmica
Figura 22: ferrografo de bancada
Figura 23: Quadro de comando elétrico
Figura 24: Lógica e proteção
Figura 35: Ligação em triângulo 200V
Figura 41: Classificação do inversor de frequência
Figura 43: Curva do sistema com controle por inversor de frequência
Figura 44:Consumo de energia em função dos métodos de controle de
vazão
