O papel importante da imagem térmica no monitoramento das condições

Identificação de falhas antes que elas ocorram: A curva P-F

Quem trabalha com monitoramento da condição já tem familiaridade com a curva P-F, desenvolvida por Nowlan e Heap. Ela ilustra os diferentes estágios do ciclo de vida de um componente, mostrando quando um método de inspeção pode esclarecer a integridade do equipamento desde estágio proativo até a identificação de uma falha.

Como você pode ver, a análise de temperatura é uma técnica de monitoramento de condição usada para previsão. Entra: Termografia. Como uma técnica essencial de monitoramento das condições, a termografia serve como um sistema de alerta precoce, indicando quando máquinas ou ativos mostram sinais de desgaste antes mesmo do surgimento de uma falha discernível.

Medição da temperatura

Em sua essência, a termografia envolve a leitura da temperatura de um ativo. Uma leitura de temperatura singular pode oferecer percepções, mas sozinha, seu valor pode ser um pouco limitado. Considere um motor elétrico em uma fábrica funcionando a 73 °C (163 °F). Sem dados adicionais, isso é preocupante? Para verificar isso, pode ser necessário aprofundar-se nas especificidades do motor, examinando sua faixa de temperatura operacional padrão. Mesmo assim, talvez não seja possível montar o panorama completo.

Por exemplo, se a faixa padrão do motor for de 50 °C (122 °F) a 80 °C (176 °F), na temperatura de 73 °C (163 °F), o motor funciona na extremidade superior dessa faixa. No entanto, com que frequência ele deve ser inspecionado? Qual é a condição atual? Quando a manutenção é necessária? O motor falhará? Essas perguntas permanecem sem resposta, e não podemos prever a condição futura deste motor.

A importância da análise de tendências

Compreender a integridade de uma máquina vai além de uma única medição. Fatores externos e internos, como variações de carga, eficiência de resfriamento e condições ambientais, podem influenciar a temperatura operacional. Acompanhar essas temperaturas ao longo do tempo permite que os especialistas monitorem as condições com uma imagem mais clara.

Vamos usar a visualização de dados para ilustrar isso. Se monitorarmos, todos os meses, as temperaturas de um motor elétrico instalado em janeiro de 2019, poderíamos começar a identificar padrões. Talvez a temperatura flutue entre 50 °C e 55 °C, correlacionando-se com as mudanças de estação. Isso sugere que o motor opera dentro de uma faixa segura e não está sobrecarregado. Verificações regulares a cada dois ou três meses podem ser suficientes.

No entanto, outro motor da mesma época pode mostrar aumento consistente na temperatura, indicando possíveis problemas. Vários fatores, como o ambiente ou peças internas, podem influenciar essas mudanças. Tais tendências destacam a necessidade de manutenção e limpeza regulares.

O que está faltando é uma tendência, linha de base ou padrão das condições normais de operação deste motor. Com uma gama tão ampla de temperaturas operacionais padrão, é difícil saber a condição do motor com uma única medição. A construção de uma tendência de temperaturas operacionais permitirá que um especialista em monitoramento de condições avalie com precisão a condição do motor.

Se um motor elétrico foi instalado em janeiro de 2019, e leituras mensais de temperatura foram feitas, essas temperaturas poderiam ser representadas graficamente para identificar as normas operacionais desse motor específico, neste local, alimentando esse processo específico. Um motor com bom funcionamento pode registrar temperaturas semelhantes ao gráfico mostrado abaixo.

Tendências de temperatura do motor elétrico 1 (de 2019 a 2023): Variabilidade sazonal no motor elétrico indicando desempenho estável dentro das faixas de operação padrão

Este gráfico mostra um motor elétrico com grau de flutuações de temperatura entre 50 °C e 55 °C (122 °F e 131 °F) que acompanham razoavelmente bem as estações do ano, ficando mais quente no verão e mais frio no inverno. Então, o que podemos verificar com essas informações? O motor está operando na extremidade inferior da faixa de temperatura operacional padrão e não parece estar mecanicamente sobrecarregado ou sob uma carga especialmente alta. Um profissional de monitoramento de condições pode até mesmo inspecionar este motor a cada dois ou três meses, a menos que as temperaturas mudem significativamente. Este motor não mostra sinais óbvios de preocupação, e esperamos que continue funcionando de forma confiável no futuro próximo.

Outro motor também foi instalado ao lado deste em 2019, e suas leituras de temperatura também foram capturadas mensalmente. Veja abaixo a comparação das temperaturas dos motores.

Tendências de temperatura do motor elétrico 2 (de 2019 a 2023): Variações sazonais, padrões crescentes e o impacto das intervenções de manutenção

O gráfico acima ilustra as tendências de temperatura do motor elétrico 2 ao longo de vários anos, destacando algumas observações principais:

Similaridades sazonais e aumento da temperatura: Inicialmente, os padrões de temperatura imitam alterações sazonais semelhantes aos primeiros anos. No entanto, um aumento notável é observado em 2021, divergindo das tendências anteriores e indicando um possível problema.

Declínio temporário nas temperaturas: A queda significativa nas temperaturas durante agosto e setembro de 2022 sugere uma ação corretiva ou mudança nas condições para voltar às temperaturas operacionais aceitáveis.

Normas operacionais e previsões de confiabilidade: Apesar dessas flutuações, as temperaturas permanecem dentro das normas operacionais do motor. A compreensão da história deste motor ajuda a prever sua confiabilidade futura.

Influências ambientais: Tais tendências de temperatura são comuns em ambientes onde poeira e detritos bloqueiam gradualmente as aletas de resfriamento e o fluxo de ar, causando aumento constante da temperatura. Uma limpeza subsequente pode restaurar a eficiência do resfriamento.

Causas alternativas: É importante observar que essa tendência também pode ser decorrente de vários fatores, como carga do motor, detritos maiores, mudanças nas correntes ou correias de transmissão, colocação do ventilador de resfriamento ou extração de ar quente.

Importância do monitoramento e manutenção: Este gráfico serve como lembrete da importância da limpeza e manutenção regulares. Ele destaca a necessidade de estar ciente dos fatores que podem influenciar a temperatura do motor e enfatiza a importância de abordar problemas básicos de refrigeração, para evitar problemas mais sérios no futuro.

Em resumo, embora este gráfico térmico aponte anomalias e sugira possíveis problemas, ele não pode identificar definitivamente a causa. O monitoramento e a manutenção regulares, juntamente com a compreensão profunda do ambiente de operação e histórico do motor, são cruciais para garantir seu desempenho e longevidade ideais.

Agora, vamos investigar um terceiro motor elétrico, também instalado em 2019, e ver as comparações.

Tendências de temperatura do motor elétrico 3 (de 2019 a 2023): Aumento acima das normas sazonais especificadas pelo fabricante, indicando potencial necessidade de investigação

O gráfico acima ilustra a tendência de temperatura do motor elétrico 3, oferecendo percepções valiosas:

Leituras iniciais de temperatura: O motor mostra a temperatura de 73 °C (163 °F), que se enquadra confortavelmente nas normas operacionais especificadas pelo fabricante. Isso indica que, inicialmente, o motor estava funcionando como esperado.

Significância de uma única leitura de temperatura: Embora uma única leitura de 73°C (163 °F) não seja alarmante e possa até ser vista como tranquilizadora, é a tendência geral que exige atenção. Um único ponto de dados nem sempre fornece a imagem completa da integridade do motor.

Comparação com outros motores: O desempenho do motor 3, até certo ponto, foi consistente com as variações sazonais anuais observadas no motor 1 e motor 2. Isso sugere um padrão de comportamento típico para esses tipos de motores, em condições normais.

Aumento recente da temperatura: No entanto, o gráfico mostra uma alteração a partir de janeiro de 2023. A temperatura do motor começou a subir, desviando do padrão habitual. Essa mudança pode significar um problema subjacente afetando o desempenho do motor.

Necessidade de investigação adicional: O recente aumento da temperatura, especialmente quando comparado aos dados históricos, sugere que pode haver um problema em desenvolvimento no motor 3. Isso garante uma investigação mais aprofundada para identificar a causa e determinar se alguma manutenção ou ajuste é necessário para evitar possíveis falhas.

Como seria o futuro do terceiro motor elétrico? Estes são dois possíveis cenários, conforme os dois gráficos abaixo.

Tendências de temperatura do motor elétrico 3:Risco de superaquecimento sem manutenção, levando à falha acima de 105 °C

Tendências de temperatura do motor elétrico 3: Aumento de temperatura dentro dos limites seguros

Se este motor for deixado em uso sem investigação, manutenção ou ação adicional, então a temperatura poderia continuar a subir até o ponto de falha. Isso é mostrado no gráfico superior, que fornece a percepção de que temperaturas superiores a 105 °°C (221 °F) causam falha imediata.

O segundo gráfico conta uma história diferente. Talvez a demanda colocada no motor seja propositadamente aumentada pelo processo de produção em que o motor opera de modo acelerado para atender a um novo requisito de saída. As temperaturas ainda estão dentro da faixa operacional aceitável do motor e há uma explicação clara sobre a causa raiz dessa anomalia térmica.

Conclusão: Otimização do monitoramento da integridade do equipamento com análise de tendências térmicas

As leituras individuais de temperatura fornecem percepções sobre a condição do equipamento, que só pode ser comparada à faixa operacional recomendada pelo fabricante para um motor ou outro ativo em um processo de fabricação ou produção. Isso pode ser enganoso e não fornecerá percepções reais sobre a condição dos ativos e equipamentos, o que pode ser vital para a operação confiável de um negócio.

Fazer leituras regulares de temperatura cria uma imagem da condição de cada ativo inspecionado. Isso não significa que as temperaturas nunca mudarão, porém, muitas vezes, haverá motivos para anomalias térmicas. Se a mudança da temperatura não puder ser explicada, é possível inspecionar, limpar, manter ou tomar outras medidas para restaurar a temperatura normal de operação do equipamento, ou a máquina pode operar com maior temperatura e exigir monitoramento adicional, para prever o ponto de falha com mais precisão.

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