Teste de motor: Que caminho você vai seguir?

Introdução

A Allison Transmission, General Motors Corporation, é líder mundial em projeto, fabricação e vendas de transmissões automáticas para uso comercial, sistemas de propulsão híbrida e peças e serviços relacionados para caminhões rodoviários, ônibus, equipamentos fora de estrada e veículos militares. Além de sua localização principal em Indianápolis, IN, a Allison Transmission, parte da Divisão de Powertrain da GM, tem escritórios regionais internacionais na Holanda, Japão, China, Cingapura e Brasil e é representada em mais de 80 países por meio de sua rede de 1500 distribuidores e revendedores.

O conceito de Manutenção Total do Motor (TMM) é uma estratégia usada todos os dias, desde o estoque e a entrega do motor até o teste e a confiabilidade dos motores.

 

Manutenção planejada da rede de qualidade

A Allison Transmission segue o processo de Manutenção Planejada da Rede de Qualidade (QNPM) da General Motors North American (GMNA) United Auto Workers. Esse programa oferece um processo comum e uma estrutura consistente para garantir que equipamentos, máquinas, ferramentas e instalações operem de forma segura e estejam disponíveis para produzir de forma competitiva os produtos necessários para atender às necessidades dos clientes. Existem princípios operacionais que definem a direção fundamental do processo comum do QNPM. Esses princípios foram referenciados em todo o processo de planejamento e implementação para garantir que todas as atividades se concentrassem em atingir os seguintes objetivos:

Fornecer suporte e orientação contínuos nos níveis do GMNA, da divisão e da fábrica

Assegure-se de que a produção seja a proprietária e defensora da manutenção planejada.

Criar oportunidades para que todos os funcionários participem do processo

Implementar o conceito de envolvimento do operador

Buscar a manutenção proativa.

Alcançar um desempenho de classe mundial em segurança, qualidade, produtividade e custo.

Apoiar a melhoria contínua

 

Há doze elementos interdependentes na manutenção planejada que são essenciais para um processo bem-sucedido. Cada elemento contribui e dá suporte aos demais. Os elementos vinculados, no total, fornecem a base para o processo de manutenção planejada (Figura 1):

Envolvimento e organização das pessoas

Monitoramento e controle financeiro

Disponibilidade de peças sobressalentes

Treinamento

Comunicações

Resposta a avarias de emergência

Manutenção programada

Trabalho de construção

Disponibilidade de ferramentas e equipamentos de manutenção

Confiabilidade e capacidade de manutenção

Serviço de limpeza e faxina

Parceria para manutenção da produção

 

Parceria com fornecedores para o programa Motor

Commodity Management é o termo que a Allison Transmission usa para o programa de parceria com nosso principal fornecedor de motores. Alguns dos principais recursos obtidos incluem a melhoria da qualidade do serviço e a redução dos custos operacionais e de estoque. Os motores sobressalentes inventariados da Allison são mantidos no depósito do fornecedor. Posteriormente, o fornecedor se reúne mensalmente com a equipe da Allison e apresenta relatórios sobre compras, substituições, tempo de entrega e economias significativas e não significativas (Figura 2).

Ao usar a Análise de Circuito de Motor (MCA) como uma das tecnologias (infravermelho, vibração, ultrassom, etc.) dentro do programa de motores, a Allison pode atender com mais precisão às necessidades e expectativas de nossos clientes. Os motores podem ser testados em minutos, mesmo com pouca experiência, antes de serem removidos e enviados para uma oficina de reparos de motores do fornecedor. A análise da causa raiz desempenha um papel importante na avaliação dos motores, tanto com os testes internos da MCA quanto com o envolvimento do fornecedor. Após a conclusão do reparo do motor, o fornecedor fornece à Allison um relatório de reparo e uma razão para o reparo. Se a falha for causada por contaminação, uma amostra da contaminação encontrada dentro dos enrolamentos do estator é coletada pelo fornecedor da oficina de motores e repassada ao departamento de tecnologia da Allison para análise em laboratório. Todas essas informações ajudam a empresa a resolver a causa raiz do problema e das falhas do motor.

Em um departamento, um servomotor falhou dezessete vezes em dez meses. O fornecedor foi chamado para ajudar a determinar a causa principal e um plano de ação corretiva. O motor estava em uma área úmida e áspera que continha muito fluido refrigerante. O fornecedor sugeriu um slinger no eixo do motor e um processo de vedação especial para evitar a falha prematura dos motores. O fornecedor de motores da empresa identificou essas modificações com uma faixa amarela para indicar que o motor foi modificado (Figura 3). Até o momento, o servomotor não apresentou outra falha no enrolamento devido à contaminação.

Essa parceria com a oficina mecânica tem se mostrado muito eficaz. A Allison tem a capacidade de ligar 24 horas por dia, sete dias por semana, para que um motor armazenado seja entregue e esteja em sua doca dentro de duas horas (Figura 4). O tempo de resposta tem sido inestimável no planejamento de cronogramas de produção. A Allison também tem acesso aos especialistas no assunto do fornecedor de motores. Como resultado, consideramos o fornecedor parte de nossa caixa de ferramentas de confiabilidade. No final, o fornecedor da oficina de motores responde à Equipe de Gerenciamento de Commodities da Allison Transmission, que é composta pelo representante do QNPM, eletricistas da oficina de motores e do departamento de confiabilidade, a equipe de peças de reposição, supervisores de manutenção e indivíduos do departamento financeiro.

Visão geral da MCA

O programa de motores da Allison Transmission é um componente crucial nas operações. Com o MCA, os motores que apresentam problemas podem ser testados para confirmar a falha, antes de serem removidos e enviados para reparo. Se não for encontrado um problema no motor, o eletricista ajudará o técnico de manutenção a encontrar a causa principal. Os motores difíceis de instalar são testados antes de chamar a equipe de reparos da máquina para a instalação. Os motores no depósito do fornecedor são auditados trimestralmente com um teste MCA. Algumas rotas foram estabelecidas devido a falhas repetitivas do motor. Esses motores são testados e monitorados mensalmente como parte do processo MCA. Os motores com bombas são testados antes da reconstrução da bomba para determinar se a combinação motor-bomba pode ser mais econômica para substituir do que para reconstruir. O detalhamento dos diferentes tipos de motores reparados ou substituídos em 2002 pode ser visto na Figura 4.

QNPM CO CAMPEÕES DE MANUTENÇÃO

De acordo com Delbert Chafey, co-campeão do UAW da Allison, “O uso da ferramenta de análise do circuito do motor fez uma enorme diferença na forma como fazemos negócios nos serviços de manufatura, e a maré mudou em relação às perdas decorrentes de julgamentos incorretos, por exemplo, decidir que um motor está ruim e simplesmente substituí-lo. O pedido de motores de reposição do nosso gerente de commodities caiu drasticamente. Os pedidos de substituição de motores feitos por nosso gerente de commodities caíram drasticamente e, como resultado, a organização de serviços de manufatura pode oferecer às operações um maior tempo de atividade da máquina. Os resultados são mais peças a um preço mais competitivo, uma base tecnológica mais ampla, um melhor uso da RCFA (Root Cause Failure Analysis) e um maior nível de confiança para o nosso grupo de tecnologia. Maior tempo de atividade + economia + profissionais treinados + ótimas ferramentas para nossa caixa de ferramentas de tecnologia = sucesso. Uma ótima combinação!”

Terry Bowen, co-campeão do QNPM da Allison Transmission, participou de um seminário sobre análise de circuitos de motores no Simpósio de QNPM da GM de 2001 e acredita que a empresa poderia se beneficiar da implementação de um programa de MCA no departamento de tecnologia. Em maio de 2001, durante uma apresentação na oficina mecânica, Bowen reconheceu a importância da ferramenta e indicou que a Allison havia comprado três.

Antes de adquirir os analisadores de circuitos de motores ALL-TEST Pro™, a análise de motores envolvia muitas suposições. Ocasionalmente, os motores eram enviados a um fornecedor sem um diagnóstico completo do problema. Após os testes realizados pelo fornecedor, um relatório indicava “NENHUM PROBLEMA ENCONTRADO”. Agora, com o programa MCA em operação, a Allison vê mais tempo de funcionamento do maquinário e uma diminuição nos relatórios “NO PROBLEM FOUND”.

Aproximadamente 50 profissionais especializados da Allison estão sendo treinados na aplicação e no uso dos instrumentos da MCA por meio de um curso interno de oito horas ministrado por Dave Humphrey. As profissões envolvidas no treinamento são eletricistas, engenheiros estacionários de casas de força, ar condicionado e supervisores de manutenção.

Problemas no motor

As falhas no estator do motor encontradas com o uso do MCA variam de volta a volta, fase a fase, bobina a bobina, falhas de aterramento e falhas no rotor. As falhas no rotor, que são mais comuns em motores de 4160 volts do que em motores de 480 volts, terão barras de rotor quebradas, excentricidade e vazios de fundição. Se você observar o ângulo de fase e a frequência da corrente na unidade ALL-TEST ProTM MCA, poderá identificar falhas no estator. Ao comparar a resistência do enrolamento de cada fase entre si, você pode observar conexões de alta resistência. As falhas de aterramento podem ser vistas pelo teste de isolamento para aterramento. Ao comparar as leituras de impedância e indutância entre si, é possível observar a contaminação, que pode variar de fluido refrigerante, óleo e água a enrolamentos sobrecarregados. A contaminação nos servomotores começará a mostrar seus efeitos nocivos meses antes da falha. A tendência geral é que haja chamadas de serviço indicando uma condição de sobrecorrente no painel. Depois de voltar e rastrear as ordens de serviço por meio do sistema CMM da Allison, a falha de sobrecorrente provavelmente aparecerá com mais frequência, exigindo uma ordem de serviço para trocar os servomotores. Os planejadores de área receberam uma comunicação alertando-os sobre a condição de sobrecorrente e como ela pode ser detectada antes que um servomotor falhe completamente. Em comparação com um curso de ação reativo, a manutenção planejada permite evitar custos. Um mergulho limpo e um cozimento na oficina de motores são mais baratos e mais eficientes do que um rebobinamento completo.

A planilha de custos evitados aplicável é compartilhada sequencialmente na rede QNPM de acordo com o seguinte:

Ordem de serviço da MCA enviada

Resposta ao local do motor por um eletricista

Um teste MCA é conduzido e analisado e uma determinação é feita

Um plano de ação é implementado. Por exemplo, se o teste de um servomotor estiver correto usando o MCA, será iniciada uma investigação da causa raiz para verificar se há outras causas da falha, como um fusível queimado, SCR, acionamento, cabo ou conector do motor. Se um cabo for substituído, uma comparação de custo entre proativo e reativo será documentada com base no histórico de manutenção (Tabela 1).

A Allison Transmission prefere a manutenção proativa à reativa, principalmente do ponto de vista financeiro. Por exemplo, a economia total de custos evitada na Allison atribuível ao programa MCA em 2002 foi de US$ 307.664 (Figura 6).

TESTE MONOFÁSICO

Ao testar motores trifásicos, a unidade ALL-TEST Pro™ MCA funciona bem ao realizar comparações entre enrolamentos. Mas e quanto ao teste de uma fase? O quê, ninguém mais usa fase única em aplicações industriais? A Allison usa motores CC, que têm um conjunto de enrolamentos de campo (dois fios) e os interpolos e a armadura (dois fios) para muitas aplicações. O departamento de testes de engenharia usa dinamômetros de corrente parasita para colocar uma carga simulada em todas as transmissões fabricadas para fins de teste, que também têm dois conjuntos de enrolamentos com apenas dois fios. Como esses dois dispositivos com fio são comparados? Primeiro, faça um teste de MCA no enrolamento e, em seguida, armazene as informações no banco de dados junto com as informações da placa de identificação para identificar motores semelhantes. Por fim, compare os enrolamentos semelhantes e você verá o enrolamento com problemas. (Tabela 2).

 

Estudos de caso

Figura 7: Teste de um centro de usinagem com MCA

 

Estudo de caso 1 Termografia infravermelha (IR)

Um eletricista que estava executando uma rota de IR preditiva notou um motor quente. O motor era uma bomba de refrigeração de 7,5 cavalos de potência em um grupo de cinco máquinas idênticas. Foi enviada uma ordem de serviço para a realização de uma análise do circuito do motor e, posteriormente, a MCA foi concluída e analisada, não mostrando problemas com o motor. Foi emitida uma ordem de serviço para análise de vibração, e os resultados determinaram que a temperatura estava subindo devido a uma falha no rolamento. A bomba do líquido de arrefecimento foi substituída e a temperatura estava de acordo com a do grupo de máquinas. Essa máquina específica é um centro de usinagem para caixas de transmissão. Quando um motor da bomba de resfriamento falha, historicamente, há uma perda de produção e, possivelmente, uma paralisação da operação de montagem.

Estudo de caso 2: MCA vs. DMM e teste de isolamento à terra

Um eletricista executando uma rota de IR preditiva notou um motor quente de 5 cavalos de potência em uma máquina com 4 cabeçotes de perfuração que realiza uma operação de perfuração. O MCA foi realizado e analisado e, comparando as leituras de impedância e indutância, que claramente não estavam em paralelo, os resultados mostraram que os enrolamentos do motor estavam contaminados. A impedância e a indutância não podem ser vistas com um DMM ou com um testador de isolamento para terra. Tanto o teste de resistência quanto o de isolamento do solo foram bons. O motor foi enviado para reparos, pois esse modelo não está disponível no depósito. A MCA foi realizada para determinar o motivo pelo qual o motor apresentava essa contaminação. A oficina de motores fez uma autópsia completa no motor e, depois de abrir os sinos das extremidades, ficou óbvio que o problema era o fluido nos enrolamentos. O líquido desconhecido foi despejado em um frasco de amostra. A oficina de motores fez reparos extensivos nos enrolamentos e também aplicou uma vedação de epóxi na área depois de determinar que o líquido era uma mistura de líquido de arrefecimento e óleo hidráulico. O motor foi devolvido e instalado em menos de 24 horas. Essa máquina faz uma série de furos no suporte para a transmissão. Se a máquina tivesse falhado completamente, a linha de montagem teria sido interrompida. A estimativa de pedido de um novo motor foi de três dias.

Estudo de caso 3 # 8 Compressor de ar, 4160 volts, 1000 cavalos de potência

Em 18 de junho de 2003, os comerciantes da casa de força forneceram dados ao departamento de confiabilidade para análise e esclarecimento das leituras do ALL-TEST IV PRO™ 2000 no motor de 4160 volts e 1.000 cavalos de potência do compressor de ar nº 8. Foi encontrado um desequilíbrio resistivo de 84,5%. O motor foi testado no MCC e depois nos terminais de conexão do motor. A conexão ruim nos terminais foi encontrada e corrigida, reduzindo o desequilíbrio para 0,17%. Esse caso mostrou novamente que o MCA é útil, pois as conexões de 4160 volts no compressor não precisaram ser desmontadas e montadas novamente. O motor não precisou ser removido e enviado ao fornecedor da oficina de motores, a McBroom Electric. Isso evitou o custo de um reparo desnecessário do motor e a perda de ar comprimido para algumas das máquinas de produção.

Conclusão

A Análise de Circuito de Motor causou um impacto aqui na Allison. Com a aproximação das questões de EPI da NFPA 70E, a análise do circuito do motor off-line é muito valiosa e segura. Talvez agora o mundo dos motores seja visto de forma diferente da época em que você usava apenas um multímetro e um testador de isolamento para terra. A Allison Transmission acredita e confia em sistemas que permitem a manutenção proativa de forma consistente e correta.

 

Sobre o autor

Dave Humphrey é um eletricista veterano com 18 anos de experiência na General Motors. Seu pai é um empreiteiro elétrico e Dave começou a trabalhar com o pai aos 10 anos de idade. Ele trabalhou para várias empreiteiras antes de ir para a GM. Dave é certificado em análise de circuitos de motores, termografia por infravermelho e análise de vibração. Participou de várias aulas sobre diagnóstico de motores, ultrassom e análise de causa raiz. Dave é formado pela Purdue University e é um eletricista mestre certificado. Dave ensinou motores, transformadores, técnicas de solução de problemas e o Código Elétrico Nacional no programa de aprendizado da GM. Atualmente, Dave dá aulas de análise de circuitos de motores na Allison. Dave é vice-presidente da Habitat For Humanity em seu condado e fornece a fiação elétrica para todas as casas do programa. Dave é um homem de família e cristão muito ativo.

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