Ficha 02 · Arranque, manutenção, diagnóstico

a) 2,2 kW ventilador: arranque directo (DOL). Potência baixa, carga leve (ventilador arranca em vazio). Rede aguenta o pico sem problema.

b) 11 kW bomba centrífuga: estrela-triângulo ou arranque suave. Bomba arranca em vazio (água ainda não está pressurizada), suportando binário reduzido em estrela. Alternativa moderna: VFD com controlo de pressão.

c) 22 kW compressor: arranque suave (soft-starter) ou VFD. Estrela-triângulo não recomendado: compressor tem carga alta no arranque (pressão residual na linha) e em estrela o binário pode ser insuficiente. Soft-starter ou VFD permitem arranque controlado com binário adequado.

d) 75 kW bomba ETAR: VFD obrigatório. Razões: controlo contínuo de caudal conforme nível dos tanques, poupança energética (cargas variáveis), arranques/paragens frequentes sem stress mecânico, protecções integradas. Compatível com automação centralizada.

e) 0,75 kW esmeriladora: arranque directo. Potência baixa, motor pequeno; arranque DOL é o standard. Disco gira em vazio (sem carga durante arranque).

a) 3 contactores: - KM1 (principal) — sempre ligado durante operação do motor; alimenta um terminal de cada bobina. - KM_Y (estrela) — curto-circuita os terminais U2-V2-W2 (criando ponto comum). - KM_D (triângulo) — liga os terminais cruzados U2-V1, V2-W1, W2-U1.

b) Sequência: 1. Pressionar START → activa KM1 + KM_Y → motor em estrela. 2. Após 4-10 segundos (típico), temporizador comuta: 3. KM_Y desactiva. 4. Pausa de transição (~50-100 ms para evitar curto entre fases). 5. KM_D activa → motor em triângulo, velocidade nominal.

c) Componente fundamental: relé temporizador (KT) estrela-triângulo. Equipamento industrial standard com: - Contacto temporizado on-delay (controla transição). - Tempo ajustável (1-30 s típico). - Pausa "morta" interna garantida (estrela já abriu antes de triângulo fechar).

d) Inter-bloqueios obrigatórios: 1. Inter-bloqueio eléctrico (NC): - KM_Y.A1 alimentado via KM_D.NC. - KM_D.A1 alimentado via KM_Y.NC. - Se um está activo, o outro não pode fechar. 2. Inter-bloqueio mecânico: alavanca física entre os 2 contactores, impedindo fecho simultâneo mesmo em caso de falha eléctrica.

Porquê tão crítico: se Y e Δ fechassem simultaneamente, criar-se-ia um curto-circuito entre 2 fases (porque o triângulo cruza os bornes e a estrela os curto-circuita). Disjuntor dispararia mas com explosão dos contactos. Dupla protecção é a regra de segurança industrial.

a) Disjuntor magnetotérmico: - Calibre: 1,2-1,5× I_n = 17-22 A → escolher 20 A (calibre padrão). - Curva D (para motores) — disparo magnético a 10-20× I_n (suporta picos de arranque). - Ref. típica: Schneider iC60N D20 ou ABB S203 D20.

b) Contactor: - Categoria AC3 (motor de gaiola, manobra normal). - Calibre: I_n motor = 14,5 A. Escolher contactor de 18 A AC3: - Ref. típica: Schneider LC1D18 (18 A AC3, 7,5 kW @ 400 V). - Bobina A1-A2: 230 V CA ou 24 V CA/CC conforme circuito de comando.

c) Relé térmico: - Regulação: I_n motor = 14,5 A → ajustar a 14,5 A (centro da gama). - Gama de regulação que inclui 14,5 A: 13-18 A ou 12-16 A. - Ref. típica: Schneider LRD21 (gama 12-18 A). - Classe de disparo: classe 10 (standard); classe 20 ou 30 para arranques pesados.

d) DR (diferencial): - Sensibilidade: 300 mA (protecção de equipamento em ambiente industrial). Para protecção de pessoas em circuito de tomadas seria 30 mA. - Tipo: A (corrente alternada + pulsada — adequado para motores). Tipo B se houver VFD (corrente CC componente). - Calibre nominal: ≥ I_n motor → 25 A (acima do disjuntor).

e) Cabo: - Para 14,5 A em XLPE, 30 °C, 3 condutores carregados em conduta: tabela RTIEBT indica 2,5 mm² suporta ~22 A → adequado com margem. - Para distâncias > 20 m considerar 4 mm² para queda de tensão < 3%. - Tipo: H07RN-F (flexível, exterior) ou VV (rígido em conduta).

a) Diferença está no disparo magnético (instantâneo, por curto-circuito): - Curva B: dispara a 3-5× I_n instantaneamente. Para circuitos resistivos (iluminação, aquecimento) sem picos. - Curva C: dispara a 5-10× I_n. Standard para tomadas, equipamentos domésticos com picos moderados (frigoríficos, micro-ondas). - Curva D: dispara a 10-20× I_n. Para motores e transformadores com picos de arranque elevados.

(Disparo térmico, por sobrecarga, é semelhante em todas as curvas — actua em segundos/minutos conforme nível.)

b) Motores usam curva D porque: - Pico de arranque em DOL = 5-7× I_n durante 1-3 segundos. - Curva B disparava sempre (≥3× já dispara) → motor nunca conseguiria arrancar. - Curva C poderia disparar (no limite de 5-10×, próximo do pico real). - Curva D dá margem suficiente (10-20×) → não dispara no arranque mas dispara em curto-circuito real.

c) Se usar curva B com motor: - No primeiro arranque, corrente sobe a 5-7× I_n. - Como B dispara a 3-5× I_n instantaneamente → disjuntor dispara imediatamente. - Motor não consegue arrancar. - Operador volta a armar disjuntor; volta a disparar. Frustrante e prejudicial. - Erro comum em instalações onde se reutilizou disjuntor de iluminação para motor.

Solução: substituir por curva D ou aumentar calibre da curva B (mas isso reduz protecção contra curto-circuito).

Plano de Manutenção Preventiva — Motor 30 kW bomba 24/7

Diária (operador): - Verificação visual: ruído anormal, vibração à mão, fumo, cheiro a queimado. - Leitura de instrumentos: corrente em painel, temperatura externa do motor (sensor IR opcional). - Registo em log básico (OK / observação).

Semanal (técnico): - Limpeza externa: remover poeira da carcassa e ventoinha. - Inspecção da caixa de bornes: vedação OK, sem humidade. - Verificação dos cabos de alimentação no quadro: temperatura, conexões.

Mensal (técnico de manutenção): - Medição de corrente em carga nas 3 fases (pinça): registar e comparar com chapa. Detectar desequilíbrio > 5%. - Temperatura da carcassa com sensor IR: registar. - Verificação da fundação e fixação ao chão / estrutura.

Trimestral: - Lubrificação de rolamentos (se equipados com nipple): aplicar massa especificada (consultar manual) — tipicamente 5-15 g por rolamento. - Verificar alinhamento motor-bomba (régua + nível para verificação rápida).

Semestral: - Termografia em carga: identificar pontos quentes anormais. - Análise de vibração: acelerómetro nos mancais + FFT para detectar rolamento partido, desequilíbrio, desalinhamento. - Apertar bornes (caixa de bornes do motor + quadro) — chave dinamométrica conforme manual.

Anual (paragem programada): - Medição de isolamento (megger) entre cada fase e PE: > 1 MΩ obrigatório, > 100 MΩ ideal. - Inspecção das escovas (se aplicável; em assíncrono não há). - Verificação de alinhamento com laser ou comparador. - Substituição de filtros de ventilação se aplicável. - Verificação da terra: medir resistência terra do motor (terrómetro). - Análise de óleo dos mancais (se for sistema lubrificado).

A cada 3 anos: - Revisão profunda — desmontar (em oficina), limpar enrolamentos, vernizar, substituir rolamentos, re-balancear rotor.

Registos: - Log digital (dashboard) com todos os dados. - Dossier do motor com histórico de intervenções, gráficos de vibração e termografia ao longo do tempo.

Critérios de paragem para inspecção urgente: - Vibração > 2× nível baseline. - Temperatura > 80 °C acima do ambiente. - Corrente desequilibrada > 10% entre fases. - Ruído metálico ou de rolamento.

a) Borne A1 a 95 °C, resto a 45 °C — desvio localizado de 50 °C num único ponto. - Diagnóstico: conexão eléctrica defeituosa — borne mal apertado, fio oxidado, terminal solto. Resistência localizada elevada → potência dissipada (I²R) → ponto quente. - Acção: 1. Programar paragem (não emergência se conexão ainda não é crítica, mas urgente — risco de incêndio). 2. Desligar tensão, bloquear, sinalizar. 3. Verificar visualmente o borne: oxidação? Fio danificado? 4. Limpar com escova metálica fina, re-apertar com chave dinamométrica (binário conforme manual, ~1,2 Nm para borne típico). 5. Repetir termografia 24h depois — confirmar que ponto quente desapareceu.

b) Motor com lado posterior a 88 °C, carcassa exterior 65 °C (ambiente 30 °C). - Diagnóstico: lado posterior é tipicamente o mancal traseiro ou o ventilador. 88 °C indica problema localizado nesse mancal — rolamento partido, falta lubrificação, ou ventoinha danificada (não arrefece adequadamente). Diferença de 23 °C entre frente e trás é anormal. - Acção: 1. Auscultar com estetoscópio mecânico — som de rolamento? 2. Análise de vibração no mancal — espectro FFT identifica defeito no rolamento. 3. Verificar ventoinha — gira livre? Limpa? 4. Programar substituição do rolamento o quanto antes (paragem programada de 4-8h tipicamente).

c) Cabo L2 a 75 °C, L1 e L3 a 50 °C — desequilíbrio entre fases. - Diagnóstico: corrente de L2 superior às outras → desequilíbrio de cargas ou conexão de L2 defeituosa (resistência mais alta que outras fases → mais aquecimento para a mesma corrente). Pode também indicar espira em curto no motor (uma bobina com menos espiras puxa mais corrente). - Acção: 1. Medir corrente nas 3 fases com pinça — confirmar valor real de L2. 2. Se I_L2 muito superior: verificar isolamento das bobinas (megger entre cada fase e terra) — se uma fase mostra isolamento muito menor, é defeito interno do motor. 3. Se correntes são iguais mas L2 aquece: problema é conexão (borne, terminal, junção) — re-apertar e re-medir. 4. Se motor com espira em curto: enviar para rebobinar ou substituir.

Conclusão geral: termografia é poderosa, mas é apenas o primeiro indicador. Diagnóstico completo requer outros instrumentos (multímetro, megger, vibração) e desmontagem se necessário.

Metodologia de diagnóstico — motor não arranca

1. Inspecção visual e auditiva (sem ligar): - Sinais de queimadura na caixa de bornes ou carcassa? - Cheiro a isolamento queimado? - Cabos danificados, roedores, humidade? - Veio gira à mão? Se não — bloqueio mecânico (rolamento agarrado, carga obstruída).

2. Verificar comando (com multímetro): - Premir botão START — chega tensão à bobina do contactor? - Se sim: contactor fecha? Mede continuidade nos contactos principais. - Se contactor não fecha mas bobina recebe tensão: bobina queimada → substituir contactor. - Se contactor não recebe tensão: problema no circuito de comando (botão, contactos auxiliares, relé térmico disparado e não rearmado).

3. Verificar protecções: - Relé térmico armado? Botão de reset premido? - DR ligado? Já testou? Se DR continua a disparar — fuga à terra no motor (medir isolamento). - Disjuntor armado? Volta a disparar quando se arma?

4. Medir tensão à entrada do motor (com multímetro, contactor fechado): - L1-L2, L2-L3, L1-L3: devem ler ~400 V todas iguais. - Se uma leitura é baixa (~230 V em vez de 400): falta uma fase (fusível queimado num circuito anterior, contacto do contactor não fecha, cabo cortado). - Motor com 2 fases não arranca (mas "ruge"); se já estava a girar pode continuar mas com sobrecorrente nas 2 fases activas → relé térmico dispara em segundos.

5. Medir resistência dos enrolamentos (motor desligado, com multímetro): - Entre U1-V1, V1-W1, U1-W1 (assumindo terminal acessível): devem ser iguais (ex: 2,5 Ω todas). - Se uma resistência muito diferente: bobina queimada / aberta. - Se resistência muito baixa entre uma fase e terra: isolamento partido → motor para rebobinar.

6. Medir isolamento (megger 500 V CC): - Entre cada fase e PE: > 1 MΩ. - Se < 1 MΩ: humidade ou isolamento degradado. Tentar secar (estufa 60 °C / 24h ou aquecer com resistência de baixa tensão) e re-medir. - Se persiste: motor com defeito grave → rebobinar.

7. Se até aqui tudo bem mas continua sem arrancar: - Tentar arranque manual: gira o veio enquanto se liga? Se assim arranca, é problema de binário de arranque (capacitor avariado em monofásicos; carga demasiado pesada em trifásicos). - Verificar capacitores (em motor monofásico): medir com capacímetro; comparar com valor da placa.

8. Documentação: - Registar todas as medições e observações. - Fotografar componentes suspeitos. - Comunicar conclusão e acção a tomar (reparar / substituir / chamar especialista).

Princípio: começar pelo simples (visual, comando) e ir aprofundando (medições eléctricas). Não desmontar antes de medir.

a) Poupança energética anual:

Potência mecânica = 4 × 0,75 = 3 kW.

Motor antigo (IE2, η=88,5%): - Potência absorvida = 3 / 0,885 = 3,39 kW. - Energia anual = 3,39 × 6000 = 20 340 kWh. - Custo anual = 20 340 × 0,15 = 3051 €.

Motor novo (IE3, η=90%): - Potência absorvida = 3 / 0,90 = 3,33 kW. - Energia anual = 3,33 × 6000 = 20 000 kWh. - Custo anual = 20 000 × 0,15 = 3000 €.

Poupança: 3051 − 3000 = 51 €/ano.

b) Payback da substituição:

Diferença de custo: 380 (novo) − 250 (reparar) = 130 € adicionais.

Payback = 130 / 51 ≈ 2,5 anos.

c) Recomendação:

Substituir por motor novo IE3 — razões: 1. Payback de 2,5 anos é razoável (< 3 anos = bom investimento industrial). 2. Motor de 12 anos já está perto do fim da vida útil económica — em 2-3 anos pode aparecer outro problema (enrolamento, mancal dianteiro). 3. Motor novo vem com garantia (1-2 anos). 4. IE3 é o standard actual (obrigatório em motores novos UE) — futuro-proof. 5. Avaliar também: pode ser que valha a pena saltar para IE4 (rendimento ainda maior) se diferença de preço é pequena (50-100 € extra). Payback ainda mais rápido.

Quando reparar faria sentido: - Motor < 5 anos. - Motor maior (> 30 kW) onde reparar é muito mais barato que comprar (1500 € vs 5000 €). - Motor especial (servo, brushless) onde substituição requer também reconfigurar driver. - Disponibilidade urgente do equipamento (reparação pode ser feita em 24h, substituição leva dias).

Neste caso (4 kW, 12 anos, IE2 → IE3 disponível), substituir é a melhor opção.