Deteção e diagnóstico de falhas em motores de indução trifásicos: uma abordagem baseada na análise de vibrações

Abstract

No contexto dos motores de indução trifásicos são utilizadas algumas técnicas de diagnóstico, entre elas a análise de vibrações, termografia e análise do espectro de correntes. Cada uma destas técnicas fornece informações complementares sobre o estado de condição da máquina sem ser necessário provocar a sua paragem para realizar esta análise. A análise de condição representa uma mudança de paradigma na gestão de ativos na indústria, substituindo as estratégias reativas e preventivas por uma estratégia proactiva com base em evidências. A monitorização em contínuo, ou de forma periódica, de grandezas específicas que refletem a condição dos equipamentos, permite traçar tendências de degradação e identificar anomalias antes que estas evoluam para falhas que podem ser catastróficas. O presente trabalho investiga a aplicação de acelerómetros na análise de avarias de motores de indução trifásicos, propondo uma metodologia fidedigna para a deteção e classificação de diversas falhas que afetam estes equipamentos. A pesquisa fundamenta-se no princípio de que qualquer anomalia no funcionamento do motor de indução produz padrões característicos de vibração mecânica que podem ser detetados, medidos e analisados através de acelerómetros. Estes convertem o movimento vibratório em sinais de grandeza elétrica mensuráveis, destacando-se pela sua natureza não invasiva, permitindo a monitorização contínua sem interferir no regular funcionamento. O estudo, carateriza as principais falhas em motores de indução, divididas em dois grupos, as falhas elétricas e as falhas mecânicas. Para cada categoria, foram identificados os padrões vibratórios característicos, estabelecendo correlações entre padrões específicos de vibração e os mecanismos físicos subjacentes às diferentes anomalias.

In the context of three-phase induction motors, several diagnostic techniques are employed, including vibration analysis, thermography, and current spectrum analysis. Each of these techniques provides complementary information about the machine's condition without requiring it to be shut down for the analysis. Condition analysis represents a paradigm shift in industrial asset management, replacing reactive and preventive strategies with an evidence-based, proactive strategy. Continuous or periodic monitoring of specific parameters that reflect the equipment's condition makes it possible to track degradation trends and identify anomalies before they evolve into potentially catastrophic failures. The present work investigates the application of accelerometers in the analysis of faults in three-phase induction motors, proposing a reliable methodology for the detection and classification of various faults that affect this equipment. The research is based on the principle that any anomaly in the operation of an induction motor produces characteristic mechanical vibration patterns that can be detected, measured, and analyzed using accelerometers. These devices convert the vibratory motion into measurable electrical signals, standing out for their non-invasive nature, which allows for continuous monitoring without interfering with regular operation. The study characterizes the main faults in induction motors, dividing them into two groups: electrical faults and mechanical faults. For each category, characteristic vibration patterns were identified, establishing correlations between specific vibration patterns and the underlying physical mechanisms of the different anomalies.