UTILIZAÇÃO DA TERMOGRAFIA NA MANUTENÇÃO DE LOCOMOTIVAS E INSPEÇÃO DE VAGÕES.

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1 UTILIZAÇÃO DA TERMOGRAFIA NA MANUTENÇÃO DE LOCOMOTIVAS E INSPEÇÃO DE VAGÕES.

2 Atualmente no Brasil estão em operação diversos modelos de locomotivas diesel-elétricas, desde locomotivas mais antigas e de grande simplicidade até as de fabricação mais recente que dispõe de alta tecnologia como computadores que gerenciam o funcionamento de seus sistemas. Há uma grande diferença tecnológica entre elas, porém esta diferença é menor em algo comum a ambas: sua manutenção. Em uma manutenção preventiva, por exemplo, a maioria das atividades requer uma única ação: a de observar. Minuciosamente o equipamento é inspecionado. São observados vários componentes para conferir seu desgaste, níveis, se há peças quebradas ou fora do lugar, além de serem executados diversos testes para se observar o funcionamento do equipamento, tudo isso com a intenção de garantir a confiabilidade do mesmo. Confiabilidade e algo que a área de manutenção de qualquer empresa busca. Os melhores mantenedores não são aqueles que diagnosticam e corrigem uma avaria rapidamente, e sim aqueles que a impedem de ocorrer. Muitas vezes um componente ou uma peça, antes de falhar, apresenta indícios de que isto irá ocorrer. Em locomotivas, antigas ou modernas, tanto no sistema elétrico ou mecânico um desses indícios é a alteração na temperatura, porém alterações de temperatura em sua maioria não podem ser vistas ou sentidas pelo ser humano. Visando modernizar a atividade de manutenção de nossas locomotivas, adicionamos em nossas revisões o uso da termografia. Com a utilização de uma câmera termográfica é possível ver as alterações de temperatura que anteriormente não eram percebidas pelo mantenedor e que evidenciam uma futura falha no equipamento. Foram significativos os benefícios desta prática e este trabalho tem por finalidade demonstrá-los nas páginas a seguir. A principio o foco deste é a utilização da termografia na manutenção de locomotivas, porém será também demonstrada a utilização da termografia nas inspeções de vagões em virtude dos bons resultados obtidos com esta prática.

3 UTILIZAÇÃO DA TERMOGRAFIA EM SISTEMAS ELÉTRICOS Com uso da termografia é possível detectar pontos de mau contato nos circuitos elétricos da locomotiva, principalmente no de alta tensão onde os danos causados por mau contato são mais severos aos equipamentos em virtude da corrente elevada. Em alguns casos esses danos resultam em incêndio, colocando vidas em risco e podendo causar grandes prejuízos. A potência dissipada em uma conexão é calculada pela resistência do contato multiplicado pelo quadrado da corrente que circula pelo mesmo, logo uma conexão com mau contato dissipará mais calor do que uma mesma conexão que apresente um bom contato. Por esta razão uma das formas de se realizar a termografia é a de se comparar temperaturas já que em muitas partes do circuito a corrente que circula é a mesma, por exemplo, as conexões entre os motores de tração e a locomotiva quando a mesma traciona. CURCUITO SIMPLIFICADO LIGAÇÃO DOS MOTORES DE TRAÇÃO Quando em tração o motor tem sua armadura (A, AA) ligada em série com o campo (F, FF) e a corrente que circula pelas conexões é a mesma, então a temperatura nos terminais de ligação é muito próxima. Uma diferença entre as temperaturas indica anormalidade como veremos no termograma na próxima página.

4 A conexão a esquerda está aquecida enquanto as demais estão praticamente com a mesma temperatura. A diferença de temperatura é de aproximadamente 10ºC. Este exame foi realizado com a locomotiva em tração ponto um. Deve se levar em consideração que a corrente vai ser mais elevada quando em operação a plena carga (ponto oito) Este tipo de anomalia requer correção imediata. Outro ponto onde também pode se fazer comparação são os contatores e chaves no circuito de alta tensão como no exemplo abaixo: O contator mostrado acima apresentava um diferencial de temperatura de mais de trinta graus em relação a outro contator por onde circulava uma corrente de valor próximo. Após intervenção constatou-se que a causa do aquecimento foi uma falta de aperto nos parafusos que fixam o contato fixo. Chaves reversoras e BKT também têm seus contatos examinados. Um mau contato em uma chave BKT, por exemplo, pode causar a destruição da chave, pois seus contatos estão muito próximos e em frenagem dinâmica existem pontos com grande diferencial de potencial. Abaixo são mostrados pontos de aquecimento. Um em uma chave reversora (à esquerda) onde em seus contatos circulam correntes de valores

5 praticamente iguais. Os contatos circulados em preto estão frios enquanto o circulado em vermelho está quente. O termograma à direita mostra uma conexão de um barramento com a chave BKT onde o aquecimento tem origem no parafuso. Mais uma vez é utilizada a comparação. Abaixo é mostrado outro ponto de aquecimento em uma chave BKT (GM) A grande vantagem de se utilizar a termografia é que se pode ver a propagação do calor pelo corpo que esta sendo examinado e assim saber exatamente onde é o ponto que esta ocorrendo o aquecimento. No termograma abaixo é possível ver esta vantagem. No barramento de saída dos retificadores estão ligados três cabos. No cabo à direita (circulado em vermelho na foto) existe um aquecimento. Este aquecimento não

6 parte do contato do barramento com terminal e sim do cabo com o terminal. Esta avaria se deve a uma falha na prensagem do terminal no cabo. Resistores de freio dinâmico e seus barramento costumam apresentar avarias decorrentes de aquecimento. Com a câmera termográfica é possível detectar tais aquecimentos e sanar os pontos de mau contato evitando assim que venham a ocorrer avarias nestes componentes Este exame nos resistores é realizado após a locomotiva funcionar alguns minutos em auto carga. O teste auto carga tem a finalidade de conferir a potência produzida pela locomotiva, para isso o alternador de tração é colocado em funcionamento é a potência produzida por ele é dissipada nos resistores de freio dinâmico. O termograma a seguir mostra um aquecimento na junção do resistor com o barramento. Durante exames neste tipo de equipamento foi encontrada uma média de 50 graus centígrados nos barramentos. Quando é encontrada uma temperatura acima de 65 graus é preciso investigar a conexão. No exemplo acima onde foi encontrada a temperatura de 153 graus centígrados. Outro componente crítico ao calor que pode ser observado com uso da termografia é a bancada retificadora. Nela estão diversos diodos e pode se observar o funcionamento destes através de sua temperatura. Um diodo mais aquecido que os demais pode estar com problemas na transferência de calor para o dissipador. Um diodo frio é indicação que o mesmo pode estar aberto. Observando se os equipamentos eletro-rotativos foram encontradas diversas anomalias. O termograma seguinte mostra um gerador principal durante um teste de carga. Foi possível constatar que em um dos porta escovas havia uma escova sem pressão pois a mesma estava com temperatura muito inferior em relação as demais escovas. Uma escova sem pressão não encosta no coletor e conseqüentemente por ela não circula corrente portanto ela não aquece.

7 Na imagem abaixo é mostrado um aquecimento na conexão de um gerador auxiliar com os circuitos da locomotiva. Os circuitos de baixa tensão também são examinados com o uso da termografia. Durante o exame geralmente são encontrados pontos de aquecimento, pois estes circuitos possuem um grande numero de contatos e conexões. As réguas de terminais quando são do tipo de encaixe fatalmente apresentam problemas, as do tipo de olhal são menos suscetíveis a ocorrência de mau contato. Vejamos os exemplos a seguir. Aquecimento de 84.8 graus em contato auxiliar de chave BKT, uma falha neste contato iria causar problemas com o freio dinâmico da locomotiva.

8 Acima é mostrado um aquecimento em contato auxiliar em um contator de potência. Uma falha neste contato poderia causar perca de tração da locomotiva. Abaixo é mostrada uma régua de terminais de encaixe com um ponto de aquecimento. A temperatura é de 110 graus centígrados, é um exemplo de um mau contato que requer uma correção imediata. Uma das vantagens do uso da termografia em locomotivas é a rapidez do exame e de seus resultados. Em virtude do seu uso muitas falhas que poderiam ocorrer no sistema elétrico de nossas locomotivas foram evitadas, o que vem reforçar que vale o investimento nesta técnica de inspeção, porém há alguns pontos de atenção: a escolha do equipamento correto e o treinamento dos operadores de termografia que devem conhecer bem o sistema elétrico das locomotivas que serão inspecionadas.

9 UTILIZAÇÃO DA TERMOGRAFIA EM SISTEMAS MECÂNICOS A inspeção termográfica em componentes mecânicos pode mostrar anomalias que irão causar a falha dos mesmos. O termograma abaixo mostra um aquecimento incomum em um dos mancais de suspensão de um motor de tração. Uma falha na lubrificação do mancal está ocorrendo e elevando a temperatura deste devido ao aumento do atrito. Um travamento no rodeiro pode ocorrer e gerar muitos transtornos. Também se pode utilizar a câmera termográfica para medição de temperatura em exames realizados no motor diesel. Os termogramas abaixo mostram a temperatura medida nas bielas onde a diferença entre as medições não pode exceder a cinco graus centígrados. Os termogramas a seguir mostram um aquecimento anormal em um motor diesel GM. É possível notar que uma ponte de válvulas esta mais aquecida que as demais.

10 Além da avaria acima, também foi detectado outro aquecimento anormal.pode se observar abaixo que o rolete de um balancim de descarga está mais quente que os demais roletes. Após exames constatou-se que o rolete esta travando. Como demonstrado acima com um rápido exame em um motor diesel foi possível constatar varias anormalidades. Há outros componentes que podem ser observados e monitorados através da criação de parâmetros de temperatura, assim é possível acompanhar a evolução de uma anormalidade e corrigi-la quando a temperatura chegar ao ponto crítico. Abaixo são mostrados termogramas de uma tomada de força e um cabeçote de compressor de ar. O uso de imagens térmicas em sistemas mecânicos é menos comum do que o uso em sistemas elétricos e a intenção desta parte do trabalho é mostrar que há muito o que se explorar na área mecânica e com certeza há grandes resultados a serem obtidos.

11 INSPEÇÃO DE VAGÕES COM USO DE CÂMERA TERMOGRÁFICA Rodas e rolamentos são pontos monitorados durante a circulação de vagões. Um grimpamento em um rolamento pode causar acidentes graves. Medindo a temperatura do rolamento é possível detectar uma anomalia. A roda também deve ter sua temperatura observada, pois caso a temperatura esteja muito alta danos irão ocorrer à roda. Se a temperatura estiver baixa durante ou após a frenagem, o sistema de freio pode estar ineficiente ou inoperante. Em alguns casos os mantenedores utilizam o pirômetro ótico para fazer este tipo de monitoramento. Este pirômetro também funciona baseado na detecção da radiação infravermelha, porém somente é mostrado o valor da temperatura. A vantagem da câmera é que com ela é possível ver o calor e rapidamente definir se o problema está na roda ou no rolamento. No termograma abaixo possível ver um aquecimento no aro da roda em torno de 176 graus centígrados. A temperatura do rolamento também foi medida (circulada em preto) e estava em torno de 56.5 graus. Comparada com as rodas de outros vagões na mesma composição foi encontrada uma diferença superior a 120 graus centígrados. Abaixo um termograma mostrando um rodeiro com aquecimento normal.

12 O próximo termograma mostra que dois vagões de uma composição estão com aquecimento excessivo. Este termograma foi feito a uma certa distância e é possível observar um aquecimento no final da composição (ponto claro no centro da imagem). Ao aproximar do vagão foi feita uma nova observação e comparando com os demais vagões foi constatado aquecimento excessivo nos rodas (termograma abaixo). Causa do aquecimento: freio manual não estava totalmente solto. Durante os exames realizados nos vagões os problemas encontrados foram relacionados a aquecimento das rodas. Não foram constatados casos de rolamento quente. Como parâmetros foram adotadas as seguintes temperaturas limites: 85 graus centígrados para rolamentos e 400 graus centígrados para rodas, porém nos casos de roda quente encontrados utilizou-se a comparação com demais rodas da mesma composição. Concluindo: a utilização da termografia para realização de exames em rodas e rolamentos é uma pratica simples e rápida para garantir a confiabilidade dos vagões principalmente em ferrovias que não possuem detectores de caixa/roda quente ao longo de sua malha.