(1) Manserv Manutenção e Montagem S/A – Regional Norte e Nordeste Eletricista Manutenção II (2) Manserv Manutenção e Montagem S/A – Regional Norte e Nordeste Eletricista II (3) Manserv Manutenção e Montagem S/A – Regional Norte e Nordeste Analista Engenharia Jr DISPOSITIVO PARA REBOBINAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS
Ricardo de Brito Cerdeira (I) Romualdo Souza dos Santos (II) Igor Guerreiro Barbosa (III)
RESUMO
O rebobinamento é um procedimento muito comumente empregado nas manutenções corretivas de motores elétricos, que consiste na extração de todas as bobinas do equipamento, sedo então confeccionadas novas, a fim de garantir o seu correto funcionamento, promovendo a isolação adequada e ausência de curto-circuito.
O rebobinamento é uma das atividades que fazem parte do escopo de manutenção do Centro de Serviços de Camaçari da Manserv e, no momento da inserção das bobinas, se faz necessário rotacionar o motor, com o auxílio da ponte rolante, para que o executante tenha acesso às ranhuras do equipamento. Porém, o uso desse equipamento gera algumas desvantagens, como: indisponibilidade da ponte rolante para execução de atividades paralelas, maior exposição ao risco e baixa produtividade.
Dessa forma, foi fabricado um dispositivo capaz de facilitar o processo de rebobinamento, no qual possibilita a rotação do motor, sem a necessidade do uso da ponte rolante, através de polias e eixos fixados a uma estrutura ajustável conforme o comprimento da carcaça do motor, facilitando a aplicação das bobinas pelo colaborador, necessitando da ponte rolante apenas durante a instalação e remoção do motor no dispositivo.
Além de gerar um aumento da produtividade em, cerca de 35%, a melhoria impacta também em outras atividades paralelas, em decorrência da maior disponibilidade da ponte rolante e na segurança dos colaboradores.
1. INTRODUÇÃO
Os motores elétricos são máquinas que transformam energia elétrica em energia mecânica. Na indústria, eles são responsáveis por acionar diversos tipos de equipamentos rotativos, tais como: bombas, ventiladores, redutores e compressores.
Conforme a ilustração da Figura I, um motor genérico é composto principalmente por:
• Estator (parte fixa): o Núcleo magnético; o Enrolamento estatórico; o Carcaça;
• Rotor (parte móvel): o Núcleo magnético; o Eixo; o Rolamentos; o Barras condutoras; o Anéis de curto-circuito; • Tampas; • Caixa de Ligação; • Ventilador.
Figura I: Componentes de um motor elétrico em vista explodida.
O princípio básico de funcionamento dos motores elétricos se baseia na ação de campos magnéticos gerados a partir da corrente elétrica que passa pelas bobinas do equipamento.
Figura II: Funcionamento simplificado de um motor elétrico.
Um motor simples consiste de uma bobina que gira entre dois ímãs permanentes. (a) Os polos magnéticos da bobina (representados como ímã) são atraídos pelos polos opostos dos ímãs fixos. (b) A bobina gira para levar esses polos magnéticos o mais perto possível um do outro mas, (c) ao chegar nessa posição o sentido da corrente é invertido e (d) agora os polos que se defrontam se repelem, continuando a impulsionar o rotor. (NETTO, 2017, p. 3).
A Figura II ilustra de forma simplificada o funcionamento de um motor elétrico, onde o estator é representado por ímãs permanentes e o rotor por uma bobina de fio de cobre esmaltado, por onde passa a corrente elétrica, produzindo assim um campo magnético capaz de promover o giro o rotor.
2. MANUTENÇÃO EM MOTORES ELÉTRICOS
Cada vez mais as empresas da indústria brasileira vêm se preocupando com a eficiência da manutenção para garantir maior confiabilidade e disponibilidade dos equipamentos, com o objetivo de aumentar o MTBF (Mean Time Between Failures ou Tempo Médio Entre Falhas) e reduzir o MTTR (Mean Time To Repair ou Tempo Médio Para Reparo), conforme as Fórmulas I e II.
𝑀𝑇𝐵𝐹 =
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑚𝑎𝑛𝑢𝑡𝑒𝑛çã𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑡𝑖𝑣𝑎𝑆𝑜𝑚𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑒𝑚 𝑏𝑜𝑚 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 Fórmula I2.1. Tipos de Manutenção
Na indústria, três principais tipos de manutenção são utilizados para atingir os indicadores de MTBF e MTTR, nos quais refletem a confiabilidade dos equipamentos. São eles: Corretiva, Preventiva e Preditiva.
2.1.1. Manutenção Corretiva
A manutenção corretiva ocorre com a finalidade de corrigir uma ou mais falhas em um determinado equipamento, para que o mesmo tenha condições de executar sua função requerida no processo de produção.
Este tipo de manutenção pode ser emergencial ou planejada, de acordo com o impacto que a falha gera ao processo. As manutenções corretivas planejadas ocorrem por oportunidade, em paradas de produção, por exemplo. Já as não planejadas (emergenciais) acontecem de forma inesperada e são tratadas como prioridade para o equipamento retornar ao seu funcionamento normal o mais rápido possível.
As manutenções corretivas são as mais evitadas, por apresentarem maiores custos, tanto de perda de produção, quanto da própria manutenção (materiais, Homem-hora, serviços adicionais). O ideal é que outras ações sejam tomadas para que as intervenções corretivas sejam as mínimas possíveis. É justamente este ponto que será abordado nos próximos tópicos.
2.1.2. Manutenção Preventiva
Diferente da corretiva, a manutenção preventiva ocorre de forma planejada “[...] em intervalos predeterminados, ou de acordo com critérios prescritos, destinada a reduzir a probabilidade de falha ou a degradação do funcionamento de um item.” (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1994, p. 7).
Geralmente as empresas têm um Plano de Manutenções Preventivas contendo todos os equipamentos de produção (ou apenas os críticos), no qual atividades como: lubrificação, inspeção, reaperto, limpeza e substituição de componentes desgastados, são executadas periodicamente, conforme planejamento, fazendo cumprir o Plano, garantindo uma maior confiabilidade dos equipamentos e, consequentemente, aumentando o indicador de MTBF.
Por fim, a manutenção preditiva consiste em técnicas de análise para acompanhar a condição dos equipamentos e planejar a melhor oportunidade para intervenção da máquina, antes que a falha ocorra.
Das diversas técnicas de preditiva, a análise de vibrações, a análise de óleo, o ultrassom e a termografia são alguns dos exemplos mais comuns no meio industrial. Como essas e outras práticas, é possível coletar dados, através de medições em campo.
A prática de manutenções preventivas, apesar do maior investimento, é caracterizada principalmente pelo baixo custo e tempo, quando relacionado aos demais tipos de manutenção e, assim como a manutenção preventiva, visa o aumento da confiabilidade e disponibilidade dos equipamentos, alavancando o indicador de MTBF.
2.2. Rebobinamento em Motores Elétricos
Apesar da busca constante das empresas em reduzir ao máximo a necessidade de manutenções corretivas nas máquinas industriais, através de ações preventivas e preditivas, ainda é muito comum a ocorrência deste tipo de intervenção nos equipamentos, necessária para possibilitar o retorno das máquinas à operação normal no processo fabril.
Quando se trata de manutenção corretiva em motores elétricos, a equipe de oficina deve trabalhar sempre com qualidade para prover confiabilidade na manutenção executada. Defeitos em motores, seja por curto-circuito, sobreaquecimento, pico de tensão, falta de fase ou outra falha que promova a queima do equipamento, devem ser investigadas suas causas e tratadas para evitar reincidência. A Figura III ilustra os principais tipos de defeitos que ocorrem em motores elétricos.
Figura III: Principais defeitos em motores elétricos.
A queima de um motor elétrico gera danos ao enrolamento que, impossibilita a reutilização das bobinas. Cabe à equipe técnica definir a viabilidade de substituição ou a manutenção da máquina, avaliando o custo-benefício envolvido em cada situação.
No caso de falhas constantes, é importante analisar se o motor utilizado é o mais adequado para sua aplicação no processo. Em caso de dúvidas ou dificuldades, o fabricante deve ser consultado.
Caso seja mais viável fazer a manutenção, torna necessário o rebobinamento do motor, ou seja, o enrolamento existente deve ser removido para que novas bobinas possam ser confeccionadas e instaladas no equipamento, levando em consideração as suas características construtivas, tais como:
• Número de ranhuras; • Tipo de enrolamento;
• Número de bobinas por grupo; • Número de grupos por fase; • Ligação entre grupos de bobinas; • Passo de bobina;
• Passo polar; • Passo de fase;
• Esquema de ligação (número de terminais).
Após a remoção do enrolamento, deve ser feita uma limpeza do estator, a fim de retirar todo o material isolante presente nas ranhuras e os resíduos de verniz, encaminhando o equipamento para secagem em estufa.
As bobinas devem ser confeccionadas, em uma máquina bobinadeira, conforme as informações do fabricante, mantendo o tamanho, o diâmetro do fio esmaltado e a quantidade de espiras. Além das bobinas, novas fibras isolantes para as ranhuras e para os grupos de bobinas devem ser moldadas, de acordo com as dimensões e a classe de isolamento do motor.
Figura V – Confecção de fibras isolantes.
As fibras isolantes e as bobinas devem ser instaladas e o motor deve ser amarrado, conforme dados de projeto, seguindo o procedimento da empresa e as normas vigentes. As ligações/conexões do motor devem ser feitas e os testes de resistência ôhmica e de isolamento, realizados. Se validados, o processo de rebobinamento estará aprovado e o motor pode seguir no fluxo de manutenção.
Figura VI – Instalação das fibras isolantes e das bobinas.
2.3. Melhorias no Processo de Rebobinamento em Motores
Como parte do escopo de atividades do Centro de Serviços de Camaçari (CSCAM) da Manserv, os equipamentos elétricos de diversas empresas do Polo Petroquímico de Camaçari e de regiões próximas são enviados para a Oficina Elétrica do CSCAM, para que sejam feitas as devidas manutenções corretivas e testes de validação.
Dentre os diversos equipamentos elétricos destinados à manutenção no CSCAM, cerca de 80% corresponde a motores, o que representa um valor de Hh (Homem-hora) significativo nas programações de manutenção.
Para executar a atividade de rebobinamento dos motores elétricos na oficina, se faz necessário o uso da ponte rolante em tempo integral, conforme a Figura VII, para possibilitar a rotação do equipamento e facilitar a instalação das bobinas em todo o perímetro do motor.
Figura VII – Método utilizado para rotacionar motores elétricos.
Na busca constante em implantar melhorias no processo, com o objetivo de aumentar a produtividade, a segurança e reduzir os custos das manutenções, a equipe da Oficina Elétrica desenvolveu um dispositivo para facilitar o processo de rebobinamento em motores elétricos.
2.3.1 Fabricação do Dispositivo para Rebobinamento de Motores
A maior dificuldade encontrada pelos executantes, no processo de rebobinamento de motores elétricos na oficina do CSCAM, era a dependência no uso da ponte rolante para movimentar o equipamento durante a instalação das bobinas, para possibilitar o acesso a todo o perímetro da carcaça, sem gerar impactos à ergonomia. Além deste fator, o risco de um possível esmagamento das mãos dos colaboradores ou queda de peças do equipamento decorrente do tombamento intencional do motor para instalação das bobinas, também era um agravante da atividade.
Utilizando a filosofia de melhoria contínua, a equipe da Oficina Elétrica do CSCAM idealizou um novo método para a instalação das bobinas nos motores, de forma facilitadora e segura para o executante. Utilizando materiais da sucata (chapas, tubos, eixos, polias, parafusos e porcas), as equipes da Elétrica e da Caldeiraria, fabricaram um dispositivo capaz de rotacionar o motor sem a necessidade do uso da ponte rolante.
Com o reaproveitamento de materiais inutilizados foi fabricada uma mesa com altura de 70 cm, onde foram abertos rasgos em sua superfície para possibilitar o ajuste do comprimento do motor a ser bobinado. Esta altura proporciona uma melhor ergonomia dos colaboradores durante a execução da atividade.
Acima da superfície da mesa foram instalados quatro mancais, compostos por dois eixos e quatro polias, necessários para suportar o peso do conjunto e possibilitar a rotação do motor.
Por fim, para permitir o ajuste do diâmetro da carcaça do motor, duas chapas de mesma dimensão foram fabricadas para serem fixadas nas duas extremidades do equipamento (lado do acoplamento e lado oposto ao acoplamento), através de oito regulagens parafusadas às chapas e ao motor. Com isso, o dispositivo ilustrado na Figura VIII, pode ser utilizado em motores com potência de até 300 cv.
Figura IX – Aplicação de bobinas com o uso do dispositivo.
3. RESULTADOS
O dispositivo fabricado para facilitar o processo de rebobinamento de motores elétricos gerou um ganho considerável na produtividade, em cerca de 35%, ou seja, houve uma redução de tempo de rebobinamento entre 3 a 4 horas por equipamento, dependendo do seu porte. O aumento da produtividade está diretamente ligado ao indicador de MTTR, que define o tempo utilizado para o reparo dos equipamentos. A otimização deste indicador gera também a maior disponibilidade dos equipamentos para a produção.
Além da produtividade, a melhoria gerou ganhos na segurança, reduzindo os riscos com as movimentações de carga; ganhos com a ergonomia dos colaboradores e aumento da disponibilidade da ponte rolante para o uso em outras atividades, impactando assim, indiretamente na produtividade dos demais serviços. Neste novo cenário a ponte rolante é utilizada apenas para instalação e remoção do motor no dispositivo.
4. CONCLUSÕES E TRABALHO FUTURO
A equipe de manutenção da Manserv está sempre comprometida na busca de melhorias e boas práticas que facilitem e otimizem, principalmente, as atividades rotineiras. A segurança, a qualidade, a produtividade e a redução de custos são as principais variáveis para obtenção da performance desejada, com o objetivo maior de garantir a satisfação do cliente.
O Programa de Ideias e Melhorias (PIM) da Manserv, no qual abrange a melhoria apresentada neste trabalho e outras que vem sendo implantadas no Centro de
Serviços e nas empresas em que a Manserv presta serviços, se tornou um importante diferencial no mercado competitivo da manutenção industrial.
Diante do que fora elucidado neste trabalho, nota-se que este programa vem se fortalecendo e gerando resultados satisfatórios para a Manserv e aos clientes. Com o desenvolvimento do PIM, portanto, novos projetos tendem a surgir e contribuir para a longevidade dos contratos existentes e prospecção de novos clientes.
5. AGRADECIMENTOS
Agradecemos a toda equipe do Centro de Serviços de Camaçari da Manserv que possibilitaram o desenvolvimento deste trabalho, desde a sua idealização até a fabricação do dispositivo.
6. REFERÊNCIAS
[1] Motores elétricos. Disponível em:
<http://www.ceee.com.br/comercial/pportal/ceee/Component/Controller.aspx?C C=3334>. Acesso em: 25 jul. 2019.
[2] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5462: Confiabilidade e mantenabilidade. Rio de Janeiro, p. 7. 1994.
[3] Motores elétricos. Disponível em: <http://www.telmac.com.br/motores-eletricos.html>. Acesso em: 26 jul. 2019.
[4] Catálogo de Motores Elétricos WEG. Disponível em: <http://www.coe.ufrj.br/~richard/Acionamentos/Catalogo%20de%20Motores.pdf >. Acesso em: 26 jul. 2019.
[5] MTTR e MTBF, o que são e quais suas diferenças? Disponível em <https://www.opservices.com.br/mttr-e-mtbf/>. Acesso em: 28 jul. 2019.
[6] MTTR: Mean Time to Repair – O que é e como usar? Disponível em <https://engeteles.com.br/o-que-e-mttr/>. Acesso em: 28 jul. 2019.
[7] Tipos de Manutenção de acordo com a NBR 5462. Disponível em <https://engeteles.com.br/tipos-de-manutencao/>. Acesso em: 28 jul. 2019. [8] Manutenção elétrica industrial. Disponível em <http://www.sotofilhos.com.br/manuais/manutencaoeletricamotores.pdf>.
Acesso em: 29 jul. 2019.
[9] Danos em enrolamentos. Disponível em
<https://static.weg.net/medias/downloadcenter/h97/h86/WEG-danos-em-enrolamentos-motores-trifasicos-50009255-brochure-portuguese-web.pdf>. Acesso em: 29 jul. 2019.
