MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS Aula 1

MOTORES ELÉTRICOS – COMPONENTES E APLICAÇÕES: O motor elétrico é uma máquina destinada a transformar energia elétrica em energia mecânica. É o mais usado de todos os tipos de motores, no setor industrial, pois, combinam as vantagens da energia elétrica - baixo custo, facilidade de transporte, limpeza e simplicidade de comando – com sua construção simples, custo reduzido, grande versatilidade de adaptação às cargas dos mais diversos tipos e melhores rendimentos. Hoje, os motores elétricos, representam metade da força motriz de uma indústria, acionando diversos tipos de máquinas dentro dos processos industriais. O princípio fundamental em que os motores eletromagnéticos são baseados é que há uma força mecânica em todo o fio, quando está conduzindo a eletricidade contida dentro de um campo magnético. Sabemos que, cargas em movimento, induzem correntes elétricas, então, podemos concluir que as correntes elétricas também interagem entre si. Assim é produzida a força, ou melhor, a energia que aciona o motor elétrico. Os motores elétricos são compostos de elementos estáticos, onde se encontra toda a parte da fiação eletromagnética, na carcaça do motor. Se você puder pegar um pequeno motor elétrico, verá que ele possui dois pequenos ímãs permanentes, um comutador, duas escovas e um eletroímã, feito enrolando-se fio ao redor de uma peça de metal. Esse elemento girante é o rotor, através do rotor, os motores elétricos imprimem torque aos equipamentos, transformando energia elétrica em energia mecânica. No rotor, encontramos também os rolamentos, elementos importantes no funcionamento dos motores, pois dão sustentação ao conjunto girante. Nas tampas do motor, encontramos os mancais de sustentação dos rolamentos, onde estes devem sempre estar em conformidade com as tolerâncias e ajustes, para evitar vibração excessiva e perda de rendimento do motor elétrico. MANUTENÇÃO DE MOTORES ELÉTRICOS: Hoje na indústria, os profissionais de manutenção estão expostos aos mais variados tipos de exigência de conhecimentos técnicos. Uma manutenção em um motor elétrico exige conhecimentos que estavam resumidos aos profissionais de mecânica industrial, porém isso tem mudado e o profissional de elétrica participa ativamente da substituição de rolamentos e montagens de conjuntos eletromecânicos, para isso vamos buscar preparação técnica na área de manutenção de motores elétricos. Procedimentos como desmontagem de motores elétricos, análise de rolamentos, substituição e montagem, serão adotados de forma prática nos laboratórios de eletricidade. Um diagnóstico na condição operacional de um motor é um diferencial no desempenho de um profissional, portanto, vamos também estudar os rolamentos e suas especificações e os procedimentos de lubrificação. MONITORAMENTO DE ROLAMENTOS: É bastante importante para a conservação dos rolamentos e a conseqüente manutenção preditiva e preventiva, a verificação, o monitoramento e o planejamento das inspeções. Com o controle das máquinas e equipamentos elétricos, é possível planejar a substituição de modo que, não interfira na produtividade do equipamento, além de evitar o comprometimento da estrutura do equipamento e uma parada mais longa devido à quebra dos rolamentos. Na Inspeção, um Técnico de Manutenção deve observar os sinais que os equipamentos emitem durante seu funcionamento. Os rolamentos quando estão em boas condições, produzem um zumbido suave e uniforme. Ruídos e outros sons irregulares normalmente revelam rolamentos em más condições de funcionamento. Os sinais de perigo são: ruído, vibração e aumento de temperatura. Para estabilizar o funcionamento de Máquinas e Equipamentos Elétricos, adotamos alguns procedimentos de controle e inspeção, sendo os principais: escutar, sentir e olhar.

Combustão Limpa.

Óleo combustível industrial lançado pela Petrobras apresenta combustão mais limpa e eficiente. Com a denominação de Add Cleaner, a Petrobras desenvolveu e lançou no mercado um óleo combustível aditivado para o segmento industrial especialmente destinado à geração de energia, por meio da queima em fornos e caldeiras. O óleo apresenta uma redução de até 91% na emissão de material particulado gerado na queima. Com tecnologia desenvolvida pela Petrobras, o Add Cleaner proporciona uma combustão mais limpa e eficiente. Além disso, tem como diferencial a assistência técnica. Seu exclusivo processo de aditivação em linha garante maior homogeneidade na mistura do aditivo e eficiência no uso do produto. O novo produto proporciona consideráveis benefícios ambientais, como a redução das emissões de fuligem e material particulado, diminuindo a formação de depósitos e incrustações nos equipamentos, o que permite aumentar o período entre as manutenções. O combustível é resultado do contínuo esforço da Companhia de superação tecnológica e inovação no desenvolvimento de novos produtos, visando contribuir para a qualidade do ar. Superação de Desempenho Logo após o seu lançamento as vendas superaram as expectativas e os resultados obtidos com a utilização de Add Cleaner pelos clientes industriais foram ainda mais surpreendentes, apresentando uma redução de até 91% na emissão de material particulado dos gases gerados na queima de óleo combustível, excedendo o desempenho dos resultados nos testes realizados no Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT. Gerência de Imprensa/Comunicação Institucional Telefone: 55 (21) 3224-1306 e 3224-2312 Fax.: 55 (21) 2220-5052 - 3224-4903 E-mail: imprensa@petrobras.com.br

O MAIOR MOTOR DIESEL DO MUNDO

O Wärtsilä-Sulzer RTA96-C é o motor Diesel mais potente do mundo atualmente. É de dois tempos, turboalimentado com sistema de injeção Common-Rail e é o mais eficiente que já se conseguiu construir. Fabricado em Aioi, no Japão, pela Diesel United com tecnologia Wärtsilä, de cujo site essas imagens foram colhidas, o RTA96-C impressiona. Está sendo produzido em versões de 6 a 14 cilindros em linha. Foi projetado inicialmente para aplicação em navios porta-container, mas encontra utilização em qualquer grande embarcação similar propelida por um único motor. Alguns dados impressionantes: Diâmetro da Camisa: 960 mm Curso do Pistão: 2.500 mm Cilindrada: (volume de um único cilindro) = 1.820 litros. (Mais do que mil motores automotivos 1.8). Para a versão de 14 cilindros, a cilindrada total é 25.480 litros! Potência por cilindro: 7.780 HP. Para a versão de 14 cilindros, são 108.920 HP (Com essa potência é possível tocar uma frota de uns 800 ônibus urbanos). Peso total para a versão de 14 cilindros: 2.300 toneladas (A árvore de manivelas sozinha pesa 300 toneladas). Comprimento: 26,53 metros Altura: 13,52 metros (Isso é mais do que um prédio de 4 andares!) Rotação: 92 a 102 RPM O consumo específico de combustível é de 120 a 126 gramas por HP por hora. Este é o consumo específico mais baixo de que se tem conhecimento, para qualquer motor Diesel, o que resulta num rendimento térmico superior a 50%. Para se ter uma idéia de comparação, os motores automotivos e de pequenas aeronaves tem consumo específico de combustível entre 182 e 272 gramas por HP por hora, com eficiência térmica de 25 a 35%. Apesar da alta eficiência, quando a plena carga este colosso consome 6.284 litros (1.660 galões) de óleo pesado por hora. Os componentes internos deste motor tem algumas diferenças em relação aos motores Diesel automotivos e estacionários conhecidos. A cabeça da biela não é diretamente ligada ao pistão. Há uma articulação entre a biela e uma haste que se fixa ao pistão. Dessa forma, os esforços do conjugado mecânico não são transmitidos às camisas dos cilindros, o que elimina o desgaste lateral conhecido como ovalização. Os pistões são arrefecidos a óleo, como nos motores estacionários menores mas tem coroas de aço forjado e as câmaras de combustão têm 3 injetores simetricamente dispostos nos cabeçotes. Os mancais fixos têm casquilhos de 965 mm de diâmetro e largura de 406 mm. Com o aproveitamento do calor dos gases de escape do RTA96C, é acionado um turbogerador de 9.860 kW. A planta é composta por uma turbina diretamente acionada pelos gases de escape (esquerda) combinada com uma turbina a vapor, acionada por vapor gerado com o calor dos gases de escape (centro) e o alternador (direita). Fonte: www.perfectum.eng.br/MaiorMotorDiesel.htm

Gases Refrigerantes

Gás refrigerante: Se a pressão exercida na superfície de um corpo líquido for reduzida, este passará ao estado gasoso mais facilmente, requerendo neste caso uma quantidade menor de calor para evaporar. Por isso uma das primeiras etapas cumpridas no desenvolvimento dos sistemas de refrigeração foi encontrar o fluido cujo ponto de evaporação fosse mais baixo do que o da água. Esta característica foi encontrada nos chamados "fluidos refrigerantes". O gás CFC-12 (R12) era um dos mais usados até ser proibido pelo elevado poder destrutivo do ozônio atmosférico (encarregado de interceptar a maior parte das radiações ultravioletas). O gás HCFC-22 (R22) consegue a combinação de ótimas características químicas e físicas a um elevado rendimento volumétrico, sendo usado nas instalações de climatização de baixa a médias potências. O gás CFC 114, é usado nos compressores centrífugos nas instalações de climatização. Conhecidos na realidade doméstica como “gás de geladeira”, os agentes refrigerantes são substâncias que absorvem grande quantidade de calor ao passarem do estado líquido para o gasoso. A absorção depende de uma fonte extra para efetuar a troca de calor (água ou o ar) e ocorre justamente com a mudança de fase do fluido. Inicialmente, os refrigerantes mais usados eram a amônia, o dióxido de carbono, dióxido de enxofre e cloreto de metila. Em 1931, o setor conheceu os refrigerantes de fluorcarbono, fabricados pela Dupont. No ano seguinte, o cientista Thomas Midgely Jr. inventou o refrigerante 12, mais conhecido como Freon 12, ou o famigerado clorofluorcarbono (CFC). Este tem a característica de apresentar reação endotérmica – capacidade de regular sua própria temperatura de acordo com a interação com o meio – quando expande ou quando vaporiza. Além disso, não é inflamável, não é explosivo, não é tóxico e não corrói metais. No final da década de 80, um golpe esfriou o entusiasmo dos adeptos do CFC e outros. Evidências científicas ligaram os produtos de fluorcarbonos a buracos na camada de ozônio, importante barreira ao excesso de radiação solar ultravioleta na superfície terrestre. Em pesquisa de refrigerantes substitutos, a categoria dos hidrocarbonetos (HC) resultam inócuos para o ambiente, mas são extremamente inflamáveis, portanto são pouco adaptados aos Sistemas civis; a categoria dos refrigerantes naturais (amônia) apresenta boas propriedades termodinâmicas, baixa inflamabilidade, mas elevada toxicidade, enfim à categoria dos hidro-fluorcaburetos (HFC) que não têm o impacto no ozônio estratosférico, mas aumenta a poluição do ar (quantidades de CO² no ar). O gás HFC 134a (R134a) substitui o CFC-12 na refrigeração civil, seu impacto é baixo no ozônio, mas não é adaptado para os sistemas de climatização. A substituição do R22 recorre-se ao gás HFC 407C (R407c) ou ao HFC 410A (R410a), mas em ambos os casos são necessários uma conversão das instalações de refrigeração e de ar-condicionado. Além destes, pode ser usado também o gás HFC 404A (R404A) que, porém, apresenta um potencial de superaquecimento global entre os mais elevados da categoria dos hidrofluorcarburetos. Portanto, os sistemas de climatização continuam utilizando o R 22, porém em processo extremamente controlado, ou seja, para ocorrer uma entropia (fuga no sistema), seria necessária uma ação voluntária no sentido de romper a tubulação, causando assim um vazamento

MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS Aula 2

MANUTENÇÃO DE MOTORES ELÉTRICOS Para que ocorra uma manutenção de qualidade nos motores elétricos é necessário que o Técnico obedeça a determinados procedimentos de Manutenção, sempre observando as condições operacionais de cada processo industrial e levando em conta a estrutura das instalações e a capacidade de cada motor. Procedimentos como fixação dos motores, lubrificação dos rolamentos, verificação das tolerâncias e ajustes dos alojamentos dos mancais, identificação dos rolamentos e controle da temperatura de trabalho. Para a identificação e controle das medidas dos mancais de rolamento, é importante o conhecimento básico de metrologia e manuseio de instrumentos de medição. Durante esta aula, abordaremos noções de metrologia e manuseio de paquímetros. NOÇÕES DE METROLOGIA – PAQUÍMETROS A Metrologia é o estudo das medidas. Medir significa comparar uma dada grandeza, com outra de mesma espécie, tomada como unidade. A unidade é o valor em função do qual, os outros valores serão enunciados. Para medir, é necessário se conhecer a unidade da grandeza a ser medida. No sistema métrico universal, a medida padrão é o metro e suas subdivisões centímetro e milímetro. Outra unidade universal é a polegada, que corresponde a 25,4 milímetros. Os paquímetros são utilizados para medidas de grande rigor. Existem diferentes tipos de paquímetros, para as mais variadas funções, os modelos mais modernos apresentam leitura digital, o que dá maior transparência e precisão nas medidas. Ao efetuar uma medição, devemos observar procedimentos para minimizar os erros de medição, comum a todas as medidas físicas, levando em conta principalmente, as condições em que se encontram os instrumentos e a habilidade do operador. Para que as medidas sejam bem efetuadas, o contato dos encostos com as superfícies das peças deve ser suave. Não se deve fazer pressão exagerada no impulsor ou no parafuso de chamada. O paquímetro deve ser mantido na posição correta, evitando inclinação, para evitar variação da medida. Antes da medição, limpe bem as superfícies dos encostos e as faces de contato da peça. Evite medir peças aquecidas, pois o calor interfere e altera a medida final. Para a conservação dos paquímetros, devemos manuseá-los com cuidado, evitando quedas, choques e contato com outras ferramentas. Um bom instrumento de medidas apresenta características próprias que os diferenciam. Ser de aço inoxidável, ter graduação uniforme, cursor bem ajustado e ausência de folgas, traduz qualidades de um bom paquímetro. ROLAMENTOS A vida útil de um mancal de rolamentos é definida como sendo, o número de horas a uma velocidade constante, que o rolamento pode atingir antes que se manifeste o primeiro sinal de fadiga, em um de seus anéis ou corpos rolantes. A vida dos rolamentos depende diretamente de uma montagem criteriosa e da conservação dos mesmos, observando seu funcionamento no processo industrial. A fixação dos motores elétricos, nas bases dos conjuntos mecânicos, deve ser rigorosa, visando evitar desalinhamento e vibração, pois acarretam aumento da temperatura e desgastes dos rolamentos. Outro fator de influência na conservação de um rolamento é a qualidade e periodicidade da lubrificação. Os rolamentos são fornecidos pelos fabricantes, revestidos com uma película protetora contra oxidação, e se não forem blindados, devem ser lubrificados antes de entrar em funcionamento. Já os rolamentos blindados trazem uma quantidade de graxa pré-determinada, suficiente para a operação. Existe uma fórmula padrão para a lubrificação dos rolamentos, pois a quantidade de graxa varia de acordo com as dimensões dos rolamentos. A fórmula a seguir, ajuda a determinar a quantidade correta de graxa a ser utilizada na lubrificação: Ga = 0, 0005 x D x B Onde: Ga = quantidade de graxa em gramas. D = diâmetro externo do rolamento em milímetros. B = largura do rolamento em milímetros. Na limpeza de rolamentos novos e usados, nunca utilize estopa ou panos que soltem fios ou fiapos, dê preferência aos tecidos macios ou flanelas. Evite na limpeza de um rolamento lavá-los com solventes ou óleo diesel, utilize fluidos desengraxantes, especialmente desenvolvidos. Certifique-se que as partes rolantes não sofram rotação e jamais utilize ar comprimido para secar, pois a ar comprimido contém gotículas de água, que oxidam o rolamento. Na desmontagem e montagem de rolamentos devem-se evitar choques diretos para não comprometer a estabilidade dos mesmos. Existem dispositivos utilizados nestas operações, para facilitar este serviço. Os saca-rolamento são largamente utilizados nas oficinas de manutenção. Na falta de uma prensa, ou equipamentos de montagem, recorra a um tubo de montagem com o mesmo diâmetro do anel interno do rolamento. FIGURA 01 - Rolamento de Esferas. SIMBOLOGIA DE FURO 1ª Regra: Para rolamentos fixos de uma carreira de esferas pequenos e miniaturas (diâmetro de 1 a 9 mm). O número de identificação é composto por 3 dígitos, sendo que o último dígito indica a dimensão do furo em milímetros. 601 : ∅ = 1 mm; 602 : ∅ = 2 mm; 609 : ∅ = 9 mm. 2ª Regra: Para as quatro dimensões abaixo, a regra é fixa: xx00 : ∅ = 10 mm; xx01 : ∅ = 12 mm; xx02 : ∅ = 15 mm; xx03 : ∅ = 17 mm. 3ª Regra: Para furos acima de 20 mm, têm-se uma regra, na qual, basta multiplicar os dois últimos dígitos por 5. xx04 : ∅ = 20 mm (04 x 5); xx05 : ∅ = 25 mm; . xx96 : ∅ = 480 mm. 4ª Regra: Para furos maiores que 480 mm, após a série dimensional, acrescentamos uma barra (/) e a dimensão nominal do diâmetro interno. xx/500 : ∅ = 500 mm; xx/1800 : ∅ = 1800 mm; xx/7800 : ∅ = 7800 mm.

Protocolo de Montreal.

A indústria da refrigeração tem apoiado os esforços globais para proteção do meio ambiente através da eliminação dos refrigerantes que contém cloro, de acordo com o protocolo de Montreal. Estas ações têm reduzido significativamente o cloro na atmosfera e estão iniciando a reparar os danos na camada de ozônio. Hoje, há uma atenção especial em relação ao aquecimento global e com a redução dos gases causadores do efeito estufa. Dióxido de carbono é de longe o gás que mais gera o efeito estufa, e é produzido primariamente pela queima de combustíveis fósseis para geração de energia elétrica e transporte. Na medida que os equipamentos de refrigeração consomem energia, o dimensionamento dos sistemas de refrigeração e a correspondente escolha dos refrigerantes também contribuem para este aquecimento global. Fabricantes de equipamentos têm melhorado significativamente a eficiência energética, o que resulta em menor produção de dióxido de carbono.Para um refrigerante ser considerado uma opção de longo termo, ele deve obedecer a três critérios - ele deve ser seguro; ele deve ser ambientalmente "amigável" e ele deve produzir excelentes benefícios em termos de performance - desta forma resultando em uma destruição da camada de ozônio nula somada a um baixo Potencial de Aquecimento Global (Global Warming Potential ou GWP). Várias substânias não-halogenadas incluindo amônia, dióxido de carbono e hidrocarbonos, também trabalham como refrigerantes. Todas estas substâncias podem ser refrigerantes viáveis para a aplicação correta se o sistema puder ser projetado para atender a critérios de seleção chave. Fabricantes de componentes e de equipamentos continuam a pesquisar como estes ref rigerantes atuam nestes sistemas. Hidrofluorcarbonos (HFCs) são refrigerantes sem potencial de destruição da camada de ozônio, não inflamáveis, recicláveis, eficientes energeticamente, de baixa toxidade e que são atualmente utilizados com segurança ao redor do mundo. Apesar de que os HFCs são a melhor escolha em termos de economia e do meio-ambiente, a sustentabilidade mundial dos HFCs requer um foco da indústria nas questões ambientais atuais referentes a contenção derefrigera ntes e eficiência energética. Pesquisas mostram que sistemas adequadamente dimensionados, com manutenção adequada e que utiizam refrigerantes HFC possuem o menor GWP total e potencial de destruição da camada de ozônio nulo. Estas são também soluções seguras e eficientes em relação ao custo e que continuarão a nos servir bem no futuro. Neste contexto, as reposições de longo termo para os hidroclorofluorcarbonos (HCFCs como o R-22) que não afetam a camada de ozônio, são também discutidas. A experiência atual mostra que estas alternativas, quando utilizadas em sistemas otimizados, geralmente proporcionam uma performance superior daquela encontrada naqueles que utilizam refrigerantes HCFC em princípio. Outras escolhas de refrigerantes como dióxido de carbono e hidrocarbonos são tam bém disctutidas, bem como seus méritos relativos em relação aos HFCs. Em 1987, através do Protocolo de Montreal, 46 governos acordaram uma redução de 50% na produção e consumo de CFCs até o ano 2000 e congelamento ("freeze") da produção e consumo de halons até 1992. Foram desenvolvidas substâncias alternativas não destruidoras da Camada de Ozônio, ou pelo menos com um potencial de destruição muito menor do que as antigas. Começou-se a fazer uso de água, dióxido de carbono, hidrocarbonos, além de HCFCs. Fonte: Emerson Climate.