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14 de janeiro de 2013
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Manutenção

Painéis de corrente alternada exigem atenção

Ações preventivas e preditivas também são necessárias para manter o pleno funcionamento dos sistemas elétricos em equipamentos móveis de grande porte

Nem todo mundo sabe, mas os chamados painéis de corrente alternada são componentes apenas parciais de um conjunto bem maior, que engloba todo o sistema de tração de um determinado equipamento baseado em corrente alternada.

De fato, a tecnologia atual representa uma notória evolução quando comparada à anterior, de corrente contínua e que, historicamente, constituía a base dos sistemas de tração utilizados em equipamentos móveis de grande porte. No modelo anterior, o controle das máquinas era feito por meio de dispositivos de estado sólido como relés, contatores e resistores. Como regra geral, esses sistemas tinham a preferência por serem mais fáceis de implementar do que os de corrente alternada, algo que começou a mudar com a evolução dos semicondutores, que propiciaram o desenvolvimento das chaves eletrônicas de potência.

Isso representou um verdadeiro divisor de águas para os sistemas elétricos de máquinas móveis, pois permitiu que o seu algoritmo fosse implementado a partir de sistemas microprocessados, passando a ser cada vez mais utilizados até se tornarem padrão na indústria de equipamentos.

Procedimentos

Na manutenção desses sistemas, o procedimento básico e que requer maior atenção é a verificação periódica da memória de eventos dos computadores da máquina. Para isso, há empresas que oferecem tecnologias de acesso on-line aos dados, disponibilizando-os em soluções de telemetria e permitindo que o gestor de manutenção antecipe falhas ao detectar os primeiros sintomas de avaria no sistema.

Essa ação preditiva deve ser tomada em conjunto com outros procedimentos de análise, como inspeções termográficas nas conexões (principalmente as de potência) e monitoramento da temperatura dos mancais das máquinas elétricas. A medição do fluxo de ar de resfriamento dos painéis e máquinas elétricas também é uma ação preditiva indicada, assim como a medição de vibração.

Como manutenção preventiva, é indicado realizar inspeções de rotina, como o acompanhamento da eficácia da lubrificação e a limpeza ou substituição dos filtros de ar. Ainda é necessário verificar o aperto das conexões e confirmar se o travamento das portas dos painéis está em perfeitas condições, além de avaliar a integridade dos mangotes de ar e realizar regularmente a limpeza de todos os componentes do sist


Nem todo mundo sabe, mas os chamados painéis de corrente alternada são componentes apenas parciais de um conjunto bem maior, que engloba todo o sistema de tração de um determinado equipamento baseado em corrente alternada.

De fato, a tecnologia atual representa uma notória evolução quando comparada à anterior, de corrente contínua e que, historicamente, constituía a base dos sistemas de tração utilizados em equipamentos móveis de grande porte. No modelo anterior, o controle das máquinas era feito por meio de dispositivos de estado sólido como relés, contatores e resistores. Como regra geral, esses sistemas tinham a preferência por serem mais fáceis de implementar do que os de corrente alternada, algo que começou a mudar com a evolução dos semicondutores, que propiciaram o desenvolvimento das chaves eletrônicas de potência.

Isso representou um verdadeiro divisor de águas para os sistemas elétricos de máquinas móveis, pois permitiu que o seu algoritmo fosse implementado a partir de sistemas microprocessados, passando a ser cada vez mais utilizados até se tornarem padrão na indústria de equipamentos.

Procedimentos

Na manutenção desses sistemas, o procedimento básico e que requer maior atenção é a verificação periódica da memória de eventos dos computadores da máquina. Para isso, há empresas que oferecem tecnologias de acesso on-line aos dados, disponibilizando-os em soluções de telemetria e permitindo que o gestor de manutenção antecipe falhas ao detectar os primeiros sintomas de avaria no sistema.

Essa ação preditiva deve ser tomada em conjunto com outros procedimentos de análise, como inspeções termográficas nas conexões (principalmente as de potência) e monitoramento da temperatura dos mancais das máquinas elétricas. A medição do fluxo de ar de resfriamento dos painéis e máquinas elétricas também é uma ação preditiva indicada, assim como a medição de vibração.

Como manutenção preventiva, é indicado realizar inspeções de rotina, como o acompanhamento da eficácia da lubrificação e a limpeza ou substituição dos filtros de ar. Ainda é necessário verificar o aperto das conexões e confirmar se o travamento das portas dos painéis está em perfeitas condições, além de avaliar a integridade dos mangotes de ar e realizar regularmente a limpeza de todos os componentes do sistema.

Em qualquer tecnologia, a necessidade de manutenção corretiva está diretamente ligada à falta de manutenção preventiva. Isso, obviamente, também ocorre com os sistemas de corrente alternada, apesar de o excesso operacional, além de fatores externos imprevisíveis como as intempéries climáticas, também levar à necessidade de manutenção corretiva.

Falhas

Componentes eletrônicos geralmente falham sem nenhum indicativo prévio de que isso esteja por acontecer, o que não é diferente para sistemas de corrente alternada. No entanto, falhas em elementos periféricos, como exaustores dos painéis, dobradiças e até fechaduras das portas, também são comuns nesses equipamentos. Em alguns componentes que não são vitais para a operação do equipamento, esses problemas acabam negligenciados pelos gestores de manutenção, o que constitui um equívoco, pois podem contribuir para falhas mais graves ao, por exemplo, diminuírem o fluxo de ar de resfriamento dos componentes de potência.

Como elementos mais críticos do sistema, os sensores e decodificadores que medem a rotação de eixos costumam ser os primeiros a apresentar falhas. Isso porque são componentes que possuem partes móveis, o que os tornam mais sensíveis a desalinhamentos, desgastes e fadiga.

A resolução desses problemas não deve depender apenas da manutenção corretiva. A cada intervenção, é indicado que também seja feita uma análise formal da falha corrigida, com a emissão de relatórios que permitam a tomada de ações para evitar a repetição da avaria no equipamento ou em similares integrados à frota.

Instalação

Mas a incidência de falhas também pode ser ocasionada pela instalação incorreta dos painéis de corrente alternada. Por isso, há uma lista de cuidados a serem tomados, começando pelo próprio fabricante, que deve embalar o sistema adequadamente para que ele suporte os deslocamentos de entrega e longos períodos de armazenamento. É preciso ainda ressaltar que as embalagens de plástico bastante comuns no campo não são as mais indicadas para o transporte e armazenamento, pois podem criar um ambiente de calor e umidade, expondo o conjunto à avaria prematura.

Na montagem em si, a primeira indicação é a atenção a todos os pontos de içamento do conjunto, além da necessidade de o guindaste ser operado por profissionais capacitados, evitando empenamentos e amassamentos nos painéis. Esse conjunto de ações também evita o esmagamento dos cabos e bornes de conexões quando os painéis são assentados na base. Afinal, até mesmo cortes mínimos no isolamento podem causar fuga de energia ou curtos-circuitos nos cabos, que são difíceis de inspecionar por estarem em locais quase inacessíveis no sistema.

Durante a montagem do painel de corrente alternada, a conexão correta dos cabos e o seu aperto adequado também são de extrema importância, pois qualquer erro pode trazer consequências indesejáveis. Em geral, a montagem exige uma supervisão meticulosa do trabalho da equipe envolvida nas emendas, conexões e isolamentos dos painéis, além de demandar uma mão de obra plenamente qualificada para a função.

Por fim, destaque-se que, apesar de os fabricantes de equipamentos e sistemas já disponibilizarem uma literatura razoável de manutenção, ainda não existem normas específicas de montagem e aplicação para sistemas de corrente alternada, o que exige conhecimento prático do gestor de manutenção para a especificação de tecnologias confiáveis e eficientes.

Confira alguns pontos a serem inspecionados em rotinas de manutenção:

PREVENTIVA

Lubrificação periódica, de acordo com manual de serviços;

Limpeza e substituição dos filtros de ar;

Verificação de aperto das conexões;

Verificação da integridade dos mangotes de ar;

Verificação do travamento das portas dos painéis;

Substituição de rolamentos;

Avaliação, limpeza e reimpregnação dos enrolamentos do rotor e estator.

PREDITIVA

Verificação do banco de dados do equipamento;

Inspeção termográfica das conexões, principalmente as de potência;

Acompanhamento da temperatura dos mancais de máquinas elétricas;

Medição do fluxo do ar de resfriamento dos painéis e máquinas elétricas;

Medição de vibração do equipamento.

CORRETIVA (casos comuns)

Substituição de componentes eletrônicos defeituosos;

Substituição dos sensores e decodificadores para medir rotação de eixos;

Reparo de exaustores dos painéis, dobradiças e fechaduras de portas;

Obs.: Sempre consultar o manual do equipamento e trabalhar com equipe qualificada.

Entenda a tecnologia de corrente alternada

Embora em alguns equipamentos a energia possa vir diretamente da rede elétrica, o motor diesel é o elemento primário responsável por acionar o gerador de corrente alternada. Independentemente da forma de alimentação, a corrente alternada alimenta painéis conversores (conhecidos como retificadores), que transformam a energia em corrente contínua e alimentam um barramento, ao qual se conectam três elementos fundamentais para o funcionamento do sistema.

O primeiro é um banco de capacitores, que tem a função de reduzir as oscilações da corrente contínua pulsante de entrada, além de armazenar energia para os picos de maior demanda. O segundo elemento conectado ao barramento de corrente alternada é o chopper, que é constituído basicamente por uma única chave de potência que, ao se fechar, aplica a tensão do barramento de corrente contínua sobre um banco de resistores, descarregando e evitando sobretensão dos capacitores. O terceiro (e principal) conjunto de equipamentos conectados é formado pelos painéis de corrente alternada que, na realidade, são conversores de corrente contínua para alternada. Por isso, são conhecidos como inversores.

Evolução dos painéis elétricos

Embora os sistemas de tração baseados em controle de velocidade de máquinas de corrente alternada sejam mais vantajosos do que os sistemas de corrente contínua, eles ainda não são aplicados em equipamentos de pequeno porte. O histórico dessa tendência remete-se ao início da década de 1980, quando surgiram escavadeiras elétricas a cabo com sistemas de inversores construídos com tiristores (SCRs – Silicon Controlled Rectifier – ou retificador controlado de silício).

Os equipamentos que utilizavam essa tecnologia tinham payload entre 40 e 60 toneladas e apresentavam inúmeros problemas, fortalecendo a falsa percepção de que os sistemas de corrente contínua seriam mais confiáveis que os de corrente alternada. Cerca de uma década mais tarde, surgiram os inversores construídos com GTOs (Gate Turn-Off – ou Dispositivo com Desligamento por Gatilho), que tornaram os inversores mais confiáveis, porém não o suficiente para a aceitação dos consumidores de sistemas elétricos de controle de velocidade, que continuaram optando pela corrente contínua.

A terceira geração dos sistemas elétricos de corrente alternada chegou com os IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor ou Transistor Bipolar de Porta Isolada), chaves eletrônicas que atualmente são consideradas quase ideais, possibilitando a criação de inversores de potência para o controle de velocidade de motores de corrente alternada até o nível de Mw (Megawatt). Atualmente, além de escavadeiras os inversores com IGBTs equipam caminhões fora de estrada acima de 150 t, podendo chegar até o limite de capacidade de 400 t.

Fora dessa faixa, os menores não teriam preço competitivo em relação aos mecânicos, enquanto nos maiores não haveria um tipo de pneu capaz de permitir a construção dos caminhões.

A fabricante russa Belaz pretende quebrar esse paradigma com a fabricação de um caminhão conceito de 500 t curtas e outro, também elétrico, de 100 t curtas. Por enquanto, os detalhes técnicos e comerciais desse projeto permanecem em sigilo.