Monitoramento de temperatura inteligente com controle automático de sazonalidade

Monitorar a temperatura dos equipamentos é uma das técnicas mais utilizadas pelas equipes de manutenção para avaliar o estado das máquinas, diante das variações dos parâmetros operacionais.   

As características do ambiente, como alterações de temperatura, determinam a viabilidade e os requerimentos dos projetos, mas também podem ditar o desempenho, o nível de desgaste e a eficiência de máquinas industriais.

Condições como temperatura do ambiente, altitude, atmosfera do ambiente (contendo gases ou contaminantes) e ventilação determinam a seleção das máquinas e como a manutenção deve ser realizada nos equipamentos.

Segundo a NBR-7094, que estabelece padrões para máquinas elétricas girantes, são consideradas condições usuais de serviço quando a altitude não é superior a 1.000m acima do nível do mar e a temperatura do ambiente não é superior a 40°C. Máquinas que operam em altitudes acima de 1.000m apresentam problemas de aquecimento causados pela rarefação do ar, ou seja, a diminuição do seu poder de arrefecimento.

A insuficiente troca de calor entre o motor e o ar circundante leva à exigência de redução da temperatura máxima de trabalho. A norma NBR-7094 estabelece que a cada 100m deve-se reduzir em 1% os limites de elevação de temperatura.

Então, se tivéssemos um motor de 100cv, com isolamento F com ΔΤ 80 K , trabalhando numa altitude de 1.500 m acima do nível do mar, a temperatura ambiente limite de 40°C deveria ser reduzida para 36°C para lidar com os efeitos de rarefação do ar.

Tamb = 40 – 80 . 0,05 = 36°C

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Alterações de temperatura ambiente

A temperatura ambiente é um fator crítico para a viabilidade de todas aplicações, mesmo em baixas altitudes.

Altas temperaturas podem fazer com que as máquinas superaqueçam, causando falhas e reduzindo sua vida útil.

Motores elétricos que operam com temperaturas ambientes constantemente acima de 40 °C devem compensar os efeitos, usando materiais isolantes especiais para não degradar o isolamento do enrolamento ou reduzir a potência nominal do motor.

Por outro lado, temperaturas muito baixas podem afetar a viscosidade dos fluidos lubrificantes, aumentando o atrito e o desgaste das peças móveis. Em condições extremas abaixo de -20°C ocorre condensação excessiva exigindo lubrificantes especiais, drenagem adicional e até mesmo resistência de aquecimento.

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Impacto da umidade

A umidade também é um fator crítico para o desempenho das máquinas, pois podem causar corrosão, danificar os circuitos eletrônicos e afetar a aderência das peças devido ao efeito de condensação.

Basicamente, o ar atmosférico é formado por diferentes gases e vapor d’água. Quanto mais quente está o ar, maior a sua capacidade de reter umidade, ou seja, maior será a quantidade de vapor d’água.

Dessa forma, quando o ar quente colide com uma superfície fria da máquina, a sua temperatura diminui. Isso faz com que a umidade presente no ar se transforme em gotas de água que interagem com as peças e componentes dos equipamentos.

Então, durante a operação da máquina ocorre o processo de condensação, podendo danificar componentes do ativo, como:

Ao mesmo tempo, locais com baixa umidade oferecem outros desafios, como ressecamento de componentes emborrachados, causando fissuras e quebras.

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Manutenção adaptada a sazonalidade

Conforme as estações do ano mudam, as condições do ambiente se alteram em função da região geográfica das indústrias.

Enquanto empresas nas regiões Norte e Nordeste experienciam menores variações ao longo do ano, companhias do Sul e Sudeste registram grandes variações nas condições de temperatura e umidade.

Dessa forma, a manutenção deve sempre levar em consideração as variações climáticas ao longo do ano quando elaborar o seu planejamento.

Aumentar a frequência de inspeções visuais de correias e esteiras em ambientes com baixa umidade ou então aumentar o número de drenagens em motores com umidade elevada são algumas atitudes práticas que podem ser realizadas.

Em equipamentos nos quais é realizado o monitoramento online de temperatura, os limites de temperatura devem-se adaptar com a sazonalidade para conseguir distinguir o que é interferência do ambiente e quais são as informações reais sobre a máquina. 

Só assim é possível identificar, por exemplo, se a máquina está com temperatura elevada no inverno mesmo que o termostato não indique isso.

No gráfico abaixo observa-se um caso semelhante a esse exemplo, onde os limites apresentam uma tendência de queda devido a redução da temperatura ambiente, porém a temperatura do equipamento se eleva indicando alguma anomalia na máquina.

Como funciona um sensor de temperatura com inteligência artificial (IA)?

O sensor Smart Trac, da TRACTIAN, realiza o monitoramento de vibração e temperatura adaptado automaticamente às condições do ambiente. 

O período de treinamento do sensor Smart Trac da TRACTIAN é um processo crítico que permite que a plataforma entenda o comportamento do ativo monitorado. Durante este período, o sensor coleta dados do ambiente e do equipamento, que são utilizados pela plataforma para criar um modelo de comportamento. Tudo isso baseado em mais de 30 mil máquinas monitoradas.

Este modelo é fundamental para a determinação dos níveis aceitáveis e prejudiciais que podem indicar um comportamento irregular do equipamento durante o monitoramento real. Ao analisar as vibrações e temperaturas do equipamento, a plataforma compara com o modelo de comportamento do equipamento, identificando anomalias e possíveis problemas que possam comprometer o seu desempenho.

A plataforma da TRACTIAN utiliza algoritmos de aprendizado de máquina e inteligência artificial (IA) para analisar os dados coletados durante o período de treinamento e ajustar automaticamente os valores limites aceitáveis para cada época do ano. A plataforma considera informações históricas de temperatura da região e previsões climáticas para determinar os valores limites mais precisos para cada estação, o que aumenta a eficiência do monitoramento.

Ao realizar esse treinamento, é possível obter informações precisas sobre a condição do equipamento, sem a interferência de fatores externos, como clima e temperatura. Além disso, uma vez realizado o treinamento, ele não precisa ser repetido, tornando o processo eficiente e fácil de usar.

No gráfico acima, vemos como a faixa de temperatura prevista evolui de forma dinâmica ao longo do ano, fazendo previsões baseada em dados e se adaptando a todas as condições apresentadas pelas estações.  Ou seja, a inteligência artificial entende a variação de temperatura do ambiente de acordo com a região e faz a compensação automaticamente.

Monitorando o equipamento, é possível prescrever com precisão problemas de temperatura relacionados aos ativos. Mas vale relembrar que, embora existam outros sensores que monitorem temperatura de ativos, o Smart Trac é o único do mercado que considera em suas análises as condições climáticas da região em cada estação do ano.

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