Quando falamos de falhas em motores elétricos, estima-se que a maioria delas sejam em função de desgastes nos rolamentos. As falhas nos rolamentos de motores elétricos podem acontecer por diversos fatores como, por exemplo, sobrecarga, lubrificação inadequada, ajustes de eixo e mancal, desalinhamentos, contaminações, entre outros.
Neste artigo vamos apresentar os principais tipos de falhas nos rolamentos de um motor elétrico. É importante que o setor de manutenção conheça bem quais são. Assim, pode evitar que ocorram.
Afinal de contas, a manutenção industrial não existe só para trocar um componente quando ele quebra. Atualmente a manutenção é um setor cada vez mais estratégico. Visa, antes de tudo, evitar que o equipamento pare fora do tempo programado.
Além disso, tem um papel fundamental nas empresas. Maximizar a vida útil e garantir os níveis mais altos de confiabilidade dos ativos.
E por qual razão? Para garantir custos produtivos competitivos e processos produtivos com o menor índice de interrupção.
Mas chega de justificativa e vamos direto ao assunto.
As falhas nos rolamentos de motores elétricos podem ser classificadas de duas maneiras: em pré-operacionais e operacionais.
FALHAS PRÉ-OPERACIONAIS ROLAMENTOS DE MOTORES ELÉTRICOS
Considere como pré-operacional todos os danos que podem acontecer antes ou durante a instalação do rolamento. Ou seja, enquanto não está em operação como, por exemplo:
1. Desalinhamento estático
Resulta na transferência de esforços mecânicos que são prejudiciais ao motor elétrico. O desalinhamento aumenta o desgaste e a carga mecânica aparente. Outro efeito é o aumento na vibração, tanto na carga como no próprio motor.
2. Ajustes imprecisos ou defeituosos do eixo e caixa de mancal
Um ajuste incorreto no eixo, ou na caixa de mancal, pode resultar em uma folga ou pré-carga excessiva. Além disso, pode ocasionar qualquer uma das seguintes condições:
- deslizamento do anel (o anel gira em seu assento),
- corrosão por contato,
- trincas nos anéis,
- menor capacidade de carga,
- cargas induzidas e
- temperaturas de operação excessivas.
Portanto, o ajuste adequado é fundamental para a vida útil do rolamento e o desempenho da aplicação.
As fórmulas usadas para calcular a vida útil do rolamento assumem hipóteses básicas. Uma dessas hipóteses é que os assentos do eixo e do mancal atendam às especificações geométricas.
Entretanto, existem outros fatores que podem afetar negativamente os componentes fabricados com as especificações mais exigentes. Por exemplo, os assentos do eixo e da caixa de mancal podem estar deformados, ou seja, cônicos, desvio de circularidade, fora de esquadro ou termicamente deformados.
A mesma condição pode ser produzida por um assento de rolamento em uma caixa de mancal corretamente fabricada, mas que se deformou quando foi fixo à estrutura da máquina ou superfície de apoio.
3. Práticas de montagem inadequadas
Abuso e negligência, antes da montagem e durante ela, muitas vezes causam danos, fadiga e falhas prematuras.
Uma das principais causas de falhas precoces por fadiga é o dano por impacto durante o manuseio, montagem, armazenamento e/ou operação.
Nesses casos, o impacto é maior que a resistência do material (sobrecarga), que se deforma plasticamente. O dano começa em uma endentação e, finalmente, causa a falha prematura do rolamento.
4. Danos de transporte e armazenagem
Danos tipicamente associados ao transporte incluem brinelamento (sobrecarga) por cargas de choque ou falso Brinell por vibração. O Brinelamento é o resultado de um impacto que pode ocorrer como resultado de manuseio inadequado do rolamento ou de cargas de choque em uma aplicação.
Dependendo da gravidade do dano, o brinelamento aumenta os níveis de ruído e vibração e reduz a vida útil do rolamento. Para identificar o brinelamento, verifique se a distância entre as áreas danificadas corresponde à distância entre os elementos rolantes.
Quando armazenada, a embalagem do rolamento deve permanecer em boas condições, caso contrário o rolamento pode se deteriorar. Isso também se aplica a rolamentos já montados em subconjuntos. Os rolamentos devem ser adequadamente protegidos.
FALHAS OPERACIONAIS EM ROLAMENTOS DE MOTORES ELÉTRICOS
As falhas operacionais em rolamentos para motores elétricos compreendem basicamente a situações que ocorrem durante a operação e funcionamento. Por exemplo:
5. Lubrificação ineficiente
Um dos princípios para do cálculo da expectativa de vida de um rolamento, é a lubrificação. Ou seja, significa que o lubrificante correto, na quantidade correta chegará ao rolamento no momento certo.
Para que sua operação seja confiável, a lubrificação do rolamento deve ser adequada, em outras palavras, o lubrificante deve separar os elementos rolantes, gaiola e pistas em ambas as regiões de contato, de rolagem e deslizamento.
Portanto, sem lubrificação eficaz, o contato metal-metal ocorre entre os elementos rolantes, pistas e outras superfícies de contato, e danifica essas superfícies.
Sendo assim, muitos danos ocorrem por alguns aspectos como, por exemplo:
- viscosidade insuficiente ou excessiva do lubrificante,
- excesso de lubrificação,
- quantidade inadequada,
- utilização de lubrificante contaminado ou errado.
Portanto, uma análise aprofundada das propriedades, da quantidade aplicada ao rolamento e das condições de funcionamento, aplica-se a qualquer análise de falhas causadas pela lubrificação.
6. Vibração (falso brinelamento)
A vibração, especialmente durante paradas, é outra causa de falha no rolamento do motor elétrico. Em equipamentos auxiliares e de reserva, por exemplo, a falha por vibração pode ter origem nas máquinas próximas que estejam em operação.
Dependendo da proximidade entre a unidade ociosa e a(s) que está(ão) em funcionamento, a vibração criada pelo equipamento operacional faz com que os elementos rolantes do rolamento da máquina parada vibrem.
Dependendo da intensidade e frequência da vibração, da condição do lubrificante e da carga, ocorre uma combinação de corrosão e desgaste. Como resultado, forma depressões rasas na pista.
As depressões, que têm o mesmo espaçamento dos elementos rolantes, são muitas vezes descoloridas (avermelhadas) ou brilhantes (depressões esféricas em rolamentos de esferas, linhas em rolamentos de rolos).
7. Desalinhamento operacional
Causas de desalinhamento operacional incluem deflexões do eixo por cargas pesadas ou mudanças de amplitude de carga durante a operação (carga desbalanceada).
Dessa forma, quando há desalinhamento operacional, as zonas de carga não são paralelas às ranhuras da pista. O resultado são cargas axiais induzidas, que podem ser perigosas, porque podem levar à fratura por fadiga.
8. Passagem de corrente elétrica através do rolamento
Os danos da passagem de corrente elétrica pelo rolamento podem ocorrer mesmo se a intensidade for relativamente baixa. Assim, correntes elétricas parasitas podem ter origem como:
- inversores de frequência,
- assimetrias de fluxo,
- projeto do motor elétrico,
- cabeamento assimétrico,
- aterramento e máquina acionada.
Inicialmente, a superfície apresenta crateras rasas tão pequenas que necessitam de ampliação para serem vistas. A extensão do dano depende de alguns fatores:
- tipo de rolamento,
- intensidade da corrente (amperagem),
- duração,
- carga no rolamento,
- folga do rolamento,
- rotação e lubrificante.
A falha também pode ter origem com eletricidade estática proveniente de correias industriais, ou de processos de fabricação envolvendo couro, papel, tecido ou borracha.
Essas correntes parasitas passam pelo eixo e rolamento, e vão para o terra. Quando a corrente atravessa o filme lubrificante entre os elementos rolantes e as pistas, ocorrem arcos voltaicos microscópicos.
Atenção às falhas em rolamentos de motores elétricos
As falhas geralmente criam um efeito cascata que acelera as falhas nos motores elétricos. Ou seja, uma falha pode desencadear outras.
Para evitar as paradas não planejadas e os custos inesperados de manutenção, uma das saídas é fazer a análise de vibração do ativo. Assim, permitirá que o setor de manutenção determinar as causas iniciais do problema e até evitar que ele volte a se repetir.
A Análise de Vibração é a técnica que permite descobrir falhas nos componentes de um equipamento rotativo. Além disso, verifica a taxa de variação das forças dinâmicas geradas.
Os rolamentos devem fazer parte do plano de manutenção de qualquer equipamento. E o primeiro passo da análise de uma falha é a identificar quais são os sintomas.
- Calor em excesso
- Lubrificação inapropriada
- Falha na vedação
- Folga insuficiente entre peças
- Rolamento com sobrecarga
- Níveis de vibração e ruído excessivos
- Contato metal com metal
- Contaminação com material sólido
- Ajustes de peças muito soltos
- Dano superficial
- Fricção de peças
- Movimento excessivo do eixo
- Folga entre o eixo e o rolamento ou o rolamento e o mancal
- Dano superficial ao eixo
- Folga incorreta do rolamento interno
- Fricção excessiva para rotacionar o eixo
- Rolamento pré-carregado
- Atrito com a vedação
- Dano superficial ao eixo
- Erro de projeto
Se sua empresa não quer que os rolamentos do motor elétrico falhem antes do previsto, conheça nossa linha de ferramentas para manutenção preditiva.
Com elas, a manutenção dos seus equipamentos será melhor realizada.
Artigo elaborado por:
Diego Frias
Consultor de Key Accounts e Produtos
