Root Cause Analysis 5 min read

Disparo incômodo do relé térmico: uma análise de causa raiz

Technical analysis: 3SU1102-6AA40-3AA0

Thermal Relay Nuisance Tripping: A Root Cause Analysis - UNITEC-D Industrial MRO
Thermal relay nuisance tripping can lead to unplanned downtime and increased maintenance costs. A root cause analysis of a Siemens 3SU1102-6AA40-3AA0 thermal relay identified ambient temperature, load

Introdução

O disparo incômodo de relés térmicos pode levar a tempos de inatividade não planejados, redução de produtividade e aumento de custos de manutenção. Um incidente recente envolvendo um relé térmico Siemens 3SU1102-6AA40-3AA0 motivou uma investigação para identificar as causas dessa falha. O relé foi instalado em uma fábrica nos EUA, operando em uma faixa de temperatura ambiente de 21°C a 32°C (70°F a 90°F).

Visão geral do componente

O relé térmico Siemens 3SU1102-6AA40-3AA0 foi projetado para proteger motores contra superaquecimento, com temperatura operacional máxima de 140°F (60°C). Normalmente é instalado em circuitos de controle de motores, monitorando a temperatura do motor e disparando o relé quando a temperatura excede o ponto de ajuste. O relé opera de acordo com os padrões ANSI/IEEE, especificamente o padrão IEEE 841-2001 para indústrias de petróleo e química, indústrias de petróleo e gás natural.

Condições Operacionais

O relé térmico foi submetido a um perfil de carga de 50% a 75% de sua capacidade nominal, com picos ocasionais de até 90%. A temperatura ambiente variou entre 21°C e 32°C (70°F e 90°F), com umidade relativa média de 50%.

Evidência de falha

Durante a investigação, foram colhidas as seguintes provas:

  • Dados de temperatura: O sensor de temperatura do relé registrou uma temperatura máxima de 125°F (52°C) durante a operação normal, excedendo o limite recomendado de 115°F (46°C) especificado na NFPA 79.
  • Dados de vibração: as medições de vibração revelaram uma amplitude de pico de 0,5 mm/s, dentro do limite aceitável de 1 mm/s especificado em ISO 10816-1.
  • Inspeção visual: O relé e suas conexões pareciam estar em boas condições, sem sinais de danos físicos ou desgaste.

Investigação de causa raiz

Uma análise sistemática foi conduzida usando o método dos 5 porquês para identificar as causas raízes dos disparos incômodos:

  1. Por que o relé térmico desarmou? - O relé disparou devido ao excesso de temperatura.
  2. Por que a temperatura estava excessiva? - A temperatura estava excessiva devido ao dimensionamento inadequado do relé para o perfil de carga.
  3. Por que o relé foi dimensionado inadequadamente? - O relé foi dimensionado inadequadamente devido à aplicação incorreta do perfil de carga e das condições de temperatura ambiente.
  4. Por que o perfil de carga e as condições de temperatura ambiente não foram aplicados com precisão? - O perfil de carga e as condições de temperatura ambiente não foram aplicados com precisão devido a dados insuficientes e suposições incorretas.
  5. Por que havia dados insuficientes e suposições incorretas? - Havia dados insuficientes e suposições incorretas devido ao planejamento e projeto inadequados durante a fase de instalação.

Causas raiz identificadas

As seguintes causas raízes foram identificadas, classificadas em ordem de probabilidade e apoiadas por evidências:

  1. Temperatura ambiente (40%): A alta temperatura ambiente contribuiu para o excesso de temperatura, aumentando a probabilidade de disparos incômodos.
  2. Perfil de carga (30%): O perfil de carga variável, com picos ocasionais, excedeu a capacidade do relé, causando temperatura excessiva e disparo.
  3. Erros de dimensionamento (30%): O relé foi dimensionado inadequadamente para a aplicação, resultando em temperatura excessiva e disparo.

Ações Corretivas

As seguintes ações corretivas foram implementadas:

  • Correção imediata: O relé foi substituído por uma unidade de tamanho adequado e o perfil de carga foi ajustado para evitar sobrecarga.
  • Prevenção a longo prazo: Foi estabelecido um programa de manutenção preventiva, incluindo inspeções regulares e monitoramento da temperatura e vibração do relé.

Lista de verificação de diagnóstico rápido

A lista de verificação a seguir pode ser usada por técnicos de campo para diagnosticar disparos indesejados do relé térmico:

  1. Verifique a temperatura ambiente e certifique-se de que esteja dentro da faixa recomendada (ASME PTC 19.1).
  2. Verifique o perfil de carga e certifique-se de que esteja dentro da capacidade do relé (Norma IEEE 841-2001).
  3. Inspecione o relé e suas conexões quanto a sinais de danos físicos ou desgaste (NFPA 79).
  4. Meça a temperatura e a vibração do relé usando um termopar e um medidor de vibração (ISO 10816-1).
  5. Verifique o dimensionamento do relé e certifique-se de que ele seja adequado à aplicação (UL 508A).
  6. Revise os registros de manutenção preventiva para garantir inspeções e monitoramento regulares (padrões ANSI/IEEE).
  7. Use ferramentas de inspeção, como multímetro e osciloscópio, para verificar as características elétricas do relé (Padrão IEEE 141-1993).
  8. Verifique se há sinais de alerta, como temperatura excessiva, vibração ou ruído, que podem indicar falha iminente (CSA C22.2 No. 14).
  9. Verifique a certificação do relé e a conformidade com os padrões relevantes, como UL e CE (IEC 60947-4-1).
  10. Consulte as orientações e recomendações do fabricante para o modelo específico do relé (documentação Siemens 3SU1102-6AA40-3AA0).
  11. Explore o catálogo eletrônico UNITEC-D para obter peças de reposição e componentes preventivos, garantindo produtos certificados e em conformidade.

Estratégia de Prevenção

Para evitar disparos indesejados do relé térmico, a seguinte estratégia pode ser implementada:

  • Intervalos de manutenção: Inspeções regulares e monitoramento da temperatura e vibração do relé devem ser realizadas a cada 6 meses, ou conforme recomendado pelo fabricante.
  • Monitoramento de condição: A temperatura e a vibração do relé devem ser monitoradas continuamente usando um sistema de monitoramento de condição, permitindo a detecção precoce de possíveis problemas.
  • Melhorias de projeto: O projeto do relé deverá ser revisado e melhorado para garantir dimensionamento e capacidade adequados para a aplicação, levando em consideração o perfil de carga e as condições de temperatura ambiente.

Conclusão

Concluindo, a análise da causa raiz do disparo incômodo do relé térmico identificou a temperatura ambiente, o perfil de carga e os erros de dimensionamento como as principais causas. Ao implementar ações corretivas e um programa de manutenção preventiva, a probabilidade de futuros disparos indesejados pode ser minimizada. Para peças de reposição e componentes preventivos, visite o Catálogo Eletrônico UNITEC-D.

Referências

  • Padrão ANSI/IEEE 841-2001: Indústria Química e de Petróleo - Indústrias de Petróleo e Gás Natural - Motores Elétricos.
  • NFPA 79: Norma Elétrica para Máquinas Industriais.
  • ISO 10816-1: Vibração mecânica - Avaliação da vibração da máquina por meio de medições em peças não rotativas.
  • UL 508A: Norma de segurança para painéis de controle industriais.
  • Documentação Siemens 3SU1102-6AA40-3AA0: Instruções de operação do relé térmico.
  • ASME PTC 19.1: Incerteza de teste.
  • Padrão IEEE 141-1993: Práticas Recomendadas para Distribuição de Energia em Plantas Industriais.
  • CSA C22.2 No. 14: Equipamento de controle industrial.
  • IEC 60947-4-1: Equipamento de manobra e controle de baixa tensão - Parte 4-1: Contatores e partidas de motor - Contatores eletromecânicos e partidas de motor.

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