Introdução
O disparo incômodo do relé térmico é um problema comum, porém caro, em sistemas de controle de motores industriais. Em um incidente recente em uma fábrica no Reino Unido, um relé térmico REXROTH ABZMS-35-1X/120F disparou repetidamente durante a operação normal, causando paradas não planejadas e perdas de produção. O sintoma de falha – disparos frequentes sem sobrecarga aparente – desencadeou uma investigação detalhada da causa raiz para identificar e resolver os problemas subjacentes.
Visão geral do componente
O REXROTH ABZMS-35-1X/120F é um relé térmico projetado para proteção de motores em ambientes industriais. Ele é classificado para uma corrente máxima de 120A e opera dentro de uma faixa de temperatura ambiente de -25°C a +55°C. O relé é instalado em um painel de controle e é usado para monitorar a carga térmica em um motor trifásico, normalmente em aplicações como bombas, compressores e sistemas de transporte.
Evidência de falha
Durante a investigação, foram observadas as seguintes evidências:
- Disparos repetidos: O relé disparou 12 vezes em um período de 16 horas, apesar de o motor não ter excedido 110% de sua carga nominal.
- Condições ambientais: A temperatura ambiente no painel de controle foi medida em 48°C, excedendo o limite operacional máximo do relé em 13°C.
- Dados de vibração: a análise de vibração revelou um aumento de 12% na amplitude no alojamento do relé, provavelmente devido ao estresse mecânico de máquinas próximas.
- Inspeção visual: o invólucro do relé mostrou sinais de superaquecimento, incluindo descoloração e uma leve deformação do invólucro.
- Medições de corrente: usando um analisador Fluke 434 II, a corrente do motor foi registrada em 112A, bem dentro da capacidade nominal do relé.
Investigação de causa raiz
A investigação da causa raiz empregou uma análise estruturada de árvore de falhas (FTA) para identificar os fatores que contribuíram para o disparo incômodo. As seguintes questões nortearam a investigação:
- Por que o relé disparou quando o motor não estava sobrecarregado?
- Que fatores ambientais poderiam influenciar o desempenho do relé?
- O relé está dimensionado adequadamente para o motor e a aplicação?
- Existem interferências mecânicas ou elétricas que afetam a operação do relé?
Causas raiz identificadas
Com base na investigação, as seguintes causas raízes foram identificadas e classificadas por probabilidade e evidências de apoio:
- Superaquecimento devido à temperatura ambiente: A temperatura ambiente no painel de controle excedeu o limite máximo de operação do relé, fazendo com que o elemento térmico fosse ativado prematuramente. Isto é apoiado por medições de termopares e pela inspeção visual da carcaça do relé.
- Dimensionamento incorreto do relé: o relé foi classificado para um motor de 120 A, mas a corrente real do motor foi medida em 112 A, sugerindo um possível subdimensionamento ou aplicação incorreta. Isto foi confirmado através de uma revisão da placa de identificação do motor e da folha de especificações do relé.
- Estresse mecânico causado por vibração: os dados de vibração indicaram um aumento de 12% na amplitude, o que poderia causar desalinhamento mecânico ou estresse nos componentes internos do relé, levando a um falso disparo. Isto foi corroborado por uma análise de vibração usando um analisador Keysight 35670A.
- Instalação ou montagem inadequada: o relé não foi montado corretamente, causando baixa dissipação de calor e aumento da carga térmica. Isto foi identificado através de uma inspeção visual e medição da folga de montagem do relé.
Ações Corretivas
As seguintes ações corretivas foram recomendadas para resolver as causas principais:
- Instale um sistema de controle de temperatura ambiente: Foi recomendado um sistema de resfriamento com ar forçado para manter a temperatura do painel de controle dentro da faixa especificada de -25°C a +55°C. Isto inclui o uso de dissipadores de calor e termopares para monitoramento contínuo.
- Substitua o relé por uma unidade de tamanho adequado: O relé foi substituído por um modelo REXROTH ABZMS-35-1X/120F que corresponda à corrente nominal do motor e às condições ambientais. Isso garante proteção térmica precisa.
- Implementar isolamento de vibração: o relé foi montado em suportes com amortecimento de vibração para reduzir o estresse mecânico. Isto foi verificado utilizando uma ferramenta de análise de vibração antes e depois da instalação.
- Melhore as práticas de instalação: o relé foi remontado com espaço adequado e caminhos de dissipação de calor. Isto foi confirmado através de uma inspeção visual e medição de temperatura usando um termômetro infravermelho.
Lista de verificação de diagnóstico rápido
A lista de verificação a seguir pode ser usada por técnicos de manutenção em campo para diagnosticar e resolver rapidamente problemas de disparo incômodo do relé térmico:
- Meça a temperatura ambiente no painel de controle usando um termopar. Certifique-se de que esteja entre -25°C e +55°C.
- Verifique a corrente do motor usando um alicate amperímetro. Certifique-se de que não exceda 110% da corrente nominal do relé.
- Inspecione o relé em busca de sinais de superaquecimento, como descoloração ou deformação.
- Meça a amplitude da vibração usando um analisador de vibração. Certifique-se de que esteja dentro dos limites aceitáveis (aumento ≤ 12%).
- Verifique a montagem e folga do relé. Certifique-se de que não haja estresse mecânico ou obstrução.
- Verifique a folha de especificações do relé para confirmar se ele está dimensionado adequadamente para o motor e a aplicação.
- Instale um sistema de monitoramento de temperatura se a temperatura ambiente estiver consistentemente acima do limite operacional do relé.
- Substitua o relé por um modelo que corresponda à corrente nominal e às condições ambientais do motor.
- Use suportes antivibração para reduzir o estresse mecânico no relé.
- Execute uma varredura de imagem térmica do painel de controle para identificar qualquer acúmulo de calor ou problemas de isolamento.
- Revise a documentação de instalação do relé para garantir a montagem e dissipação de calor adequadas.
- Documente todas as descobertas e ações corretivas para referência e conformidade futuras.
Estratégia de Prevenção
Para evitar futuros disparos incômodos do relé térmico, recomenda-se a seguinte estratégia de prevenção:
- Intervalos regulares de manutenção: Programe inspeções periódicas do painel de controle e do relé para garantir a operação e as condições ambientais adequadas. Isto deve ser feito a cada 6 meses ou conforme especificado no manual de manutenção do relé.
- Monitoramento de condições: implemente um sistema de monitoramento de condições que inclua sensores de temperatura e vibração. Isto permite a detecção precoce de condições anormais e manutenção proativa.
- Melhorias de design: redesenhe o painel de controle para incluir melhor dissipação de calor, como ventilação adicional ou dissipadores de calor. Isto reduz o risco de superaquecimento e prolonga a vida útil do relé.
- Treinamento e documentação: Forneça treinamento ao pessoal de manutenção sobre instalação, dimensionamento e solução de problemas adequados do relé. Certifique-se de que toda a documentação esteja atualizada e acessível para referência.
Conclusão com CTA
O disparo incômodo de relés térmicos pode ser um desafio significativo em sistemas de controle de motores industriais, mas com uma abordagem sistemática para análise de causa raiz e ações corretivas, ele pode ser efetivamente mitigado. Dimensionamento adequado, controle ambiental e isolamento mecânico são essenciais para garantir uma operação confiável. Para peças de reposição e componentes preventivos, visite o Catálogo Eletrônico UNITEC-D para encontrar as soluções certas para sua aplicação.
Referências
- ANSI/IEEE C57.91-2020: Guia para aplicação de transformadores
- ASME B31.3-2020: Tubulação de Processo
- NFPA 70-2023: Código Elétrico Nacional (NEC)
- Manual Técnico REXROTH ABZMS-35-1X/120F
- Manual de Análise de Falhas, 3ª Edição
- IEC 60947-4-1: Equipamento de manobra e controle de baixa tensão – Parte 4-1: Contatores e partidas de motor
- ISO 5344:2016: Monitoramento de condições e diagnóstico de máquinas
- UL 508A: Norma de segurança para painéis de controle industriais
