O relé de sobrecarga dispara, a peletizadora para, o operador o reinicia e, vinte minutos depois, ele dispara novamente. No terceiro reinício, a conversa já se voltou para o motor — sua idade, seus enrolamentos, se o fornecedor enviou um defeituoso.
Geralmente esse é o lugar errado para procurar. Em uma peletizadora de matriz anelar, o motor principal é o último componente de uma cadeia que começa na umidade da serragem e termina no vão entre os roletes e a matriz. Quando essa cadeia se sobrecarrega, o motor sinaliza consumindo corrente e, por fim, disparando. Conserte o motor e a falha volta. Leia o disparo corretamente e você encontra a causa em uma hora.
Comece pela corrente, não pelo disjuntor
Todo motor traz em sua placa de identificação a amperagem de plena carga (FLA). A proteção contra sobrecarga é ajustada em torno desse valor, não em torno do que a peletizadora consome em um dia bom. Um fabricante chinês de peletizadoras publica sua própria prática de ajuste em 105–110% da FLA, o que é uma faixa sensata: alta o suficiente para suportar um lote úmido na alimentação, baixa o suficiente para proteger o enrolamento.
Portanto, antes de tocar em qualquer coisa, registre quatro números: a amperagem no instante do disparo, a temperatura da carcaça do motor, o ajuste do alimentador e a umidade do lote que estava sendo processado. Se a corrente de disparo estiver próxima do ajuste do relé, a peletizadora estava genuinamente sobrecarregada e a causa está a montante. Se disparar bem abaixo disso, o relé está mal configurado ou a proteção está detectando uma falha que não é carga.
Essa única distinção elimina a maior parte das suposições. Uma peletizadora que dispara a 100% da FLA está sendo exigida demais. Uma peletizadora que dispara a 60% da FLA tem um problema elétrico ou mecânico que nada tem a ver com a taxa de alimentação.
Causa 1: alimentação úmida demais
A água é um lubrificante na matriz e uma carga no motor ao mesmo tempo, e o equilíbrio é estreito. A Biomass Connect estabelece a janela viável em 10–15% de umidade para peletização, com durabilidade e densidade caindo acima disso.
O que acontece acima da janela é mecânico. O vapor escapa no canal de prensagem, o material se espalha em vez de cisalhar, os furos começam a entupir e a resistência aumenta mais rápido do que o alimentador pode ser reduzido. A amperagem sobe, a temperatura da matriz cai porque menos energia de atrito está sendo gerada, e o operador — observando uma matriz fria — costuma fazer a pior coisa possível e aumentar a alimentação.
A verificação é uma leitura de umidade na entrada da peletizadora, não na saída do secador. Amostre manualmente o material que está efetivamente entrando no alimentador, uma vez por hora durante a estação úmida. Um medidor na descarga do secador informa o que o secador fez; a correia, o silo de armazenamento e os finos de retorno alteram tudo isso antes de chegar à matriz.
Causa 2: uma matriz obstruída, desgastada ou inadequada
Uma matriz parcialmente obstruída é a clássica sobrecarga lenta. Metade dos furos está entupida com material endurecido de uma operação úmida anterior, então a mesma tonelagem precisa passar por uma área aberta menor. A amperagem sobe, a produção cai e o sintoma parece exatamente um motor desgastado.
O desgaste produz a assinatura oposta e o mesmo resultado. Furos que se desgastaram ovalizados deixam o material escapar de forma desigual, a carga oscila em vez de subir e a qualidade dos pellets cai. Uma matriz que cumpriu sua campanha não é uma matriz que opera de forma econômica.
Há também o erro de especificação: uma matriz com comprimento de compressão que não se adequa à matéria-prima. Muito curto e o pellet esfarela, então o operador aperta o vão dos roletes para compensar, e o motor paga por isso. Muito longo e a peletizadora é forçada a empurrar material por um canal que não consegue desobstruir naquela taxa de alimentação. Ler corretamente a razão de compressão vale uma hora antes do próximo pedido de matriz.
Causa 3: vão dos roletes e condição dos roletes
O vão entre o revestimento do rolete e a face da matriz define o quanto a peletizadora trabalha por tonelada. Muito apertado e os roletes fazem trabalho metal-metal; a amperagem fica alta mesmo sem alimentação, e a face da matriz se polimenta até virar espelho. Muito solto e os roletes patinam: a peletizadora gira, a amperagem parece saudável e quase nada sai, o que os operadores costumam interpretar mal como um problema de alimentação e respondem abrindo mais o alimentador.
Verifique o vão com a matriz parada e os roletes livres, e verifique ao mesmo tempo se os revestimentos dos roletes têm ranhuras. Um revestimento com ranhuras agarra de forma desigual e produz a carga oscilante que dispara relés em uma peletizadora que parece normal no medidor a maior parte do dia.
Causa 4: dar partida em um moinho que já está cheio
Um moinho de pellets deve dar partida vazio, com o alimentador desligado. O torque de arranque com uma matriz vazia é baixo. Iniciar o mesmo moinho com a matriz cheia após uma queda de energia significa exigir do motor que solte um bloco compactado de biomassa — o trabalho mais pesado que ele jamais enfrentará, e que nenhuma curva de sobrecarga foi projetada para tolerar repetidamente.
Dois hábitos evitam isso. Primeiro, o intertravamento: o motor principal não deve partir a menos que o alimentador esteja desligado e a matriz esteja livre, e o alimentador deve parar instantaneamente quando o motor principal desarmar. Segundo, a rotina de partida após qualquer parada não planejada — dê um pulso no moinho, ouça e, se a matriz estiver cheia, limpe-a manualmente em vez de forçar. Um pino de cisalhamento ou acoplamento de segurança no acionamento principal existe pelo mesmo motivo; se o seu tiver um, descubra onde fica antes de precisar dele.
Moinhos grandes também precisam de ajuda para acelerar a massa da matriz e as polias, por isso partidas estrela-triângulo e soft starters são comuns nessa aplicação. Fornecedores de motores que atendem esse mercado descrevem o requisito de partida a vazio e a proteção por pino de cisalhamento nos mesmos termos, o que é uma verificação útil quando o seu próprio painel não corresponde. Se alguém substituiu a partida por um contator de partida direta para “simplificar” o painel, espere desarmes na partida e quedas de tensão que o restante da planta sentirá.
O notas sobre a seleção de motor para moinho de pellets de um fabricante de motores chegam à mesma conclusão: o motor principal opera perto de plena carga por horas, portanto o projeto de partida e proteção não é um detalhe.
Causa 5: a alimentação elétrica não é o que a placa de identificação pressupõe
Esta é a causa que passa despercebida porque o moinho funciona bem na maior parte do tempo. O desequilíbrio de tensão costuma ser o culpado, e seu efeito sobre um motor trifásico é pior do que a maioria dos engenheiros de planta espera.
O orientações do Departamento de Energia dos EUA sobre sistemas motrizes é franco quanto a isso: o desequilíbrio nos terminais do motor deve ficar abaixo de 1%; acima disso, o motor deve ter sua potência reduzida conforme a NEMA MG-1, e as garantias da maioria dos fabricantes são anuladas. A penalidade de elevação de temperatura segue uma relação simples — o aumento é aproximadamente duas vezes o quadrado do percentual de desequilíbrio. Um motor com elevação de 80 °C operando com 2% de desequilíbrio ganha cerca de 6,4 °C. Como a vida útil da isolação cai pela metade a cada 10 °C adicionais de temperatura do enrolamento, pequenos desequilíbrios se acumulam em vida útil curta do motor.
Os números ficam feios rápido. O próprio exemplo resolvido do DOE sobre tensão desequilibrada mostra um desequilíbrio de 3% acrescentando cerca de 18 °C ao enrolamento e reduzindo a vida útil esperada da isolação a aproximadamente um quarto, e um desequilíbrio de 5% produzindo uma elevação maior que a margem de projeto do motor.
| Verificação | Meta | Por que importa em um moinho de pellets |
|---|---|---|
| Desequilíbrio de tensão nos terminais do motor | Abaixo de 1% (recomendação do DOE) | Acima de 1% o motor deve ter potência reduzida; o calor aumenta com o quadrado do desequilíbrio |
| Penalidade de elevação de temperatura do enrolamento | Elevação × (1 + 2 × (%unbalance)²/100) | 2% de desequilíbrio acrescenta cerca de 6,4 °C a uma elevação de 80 °C |
| Vida útil da isolação | Cai pela metade a cada 10 °C acima do nominal | Um moinho operando quente o dia todo falha em meses, não em anos |
| Ajuste do relé de sobrecarga | Cerca de 105–110% da corrente a plena carga (FLA) | Ajustes mais baixos desarmam em picos normais de umidade; ajustes mais altos não protegem nada |
| Equilíbrio de corrente de fase sob carga | Mesmo nas três fases | Corrente desequilibrada com tensão equilibrada aponta para o motor ou para a sua cablagem, não para a alimentação |
A tensão desequilibrada tem causas comuns: cargas monofásicas distribuídas de forma irregular pelo mesmo transformador, um banco de transformadores demasiado pequeno para a carga, um condensador de correção do fator de potência em falha, um terminal solto. Nenhuma delas é exótica, e todas são invisíveis até alguém medir. Um alicate amperímetro e dez minutos nos terminais dir-lhe-ão mais do que uma semana a repor o relé.
Causa 6: o motor está a ser cozinhado, não sobrecarregado
Um disparo por sobrecarga e um disparo por sobreaquecimento são idênticos no painel. A diferença é que um diz respeito ao binário e o outro à remoção de calor.
As fábricas de pellets são locais poeirentos, e a cobertura da ventoinha de um motor TEFC é uma armadilha de pó. Uma camada de serradura sobre as aletas de arrefecimento pode levar um motor que trabalha a 85% de carga a ultrapassar o limite da sua classe de isolamento. Acrescente um motor montado num canto sem circulação de ar, ou uma temperatura ambiente de verão acima da ambiente nominal do motor, e a proteção dispara por temperatura em vez de corrente.
As verificações são físicas: aletas limpas, ventoinha intacta, cárter da ventoinha não amolgado, pés do motor não enterrados em derrames, temperatura ambiente medida no motor e não à porta do edifício. Depois verifique a caixa de terminais quanto a isolamento descolorado e meça a resistência do enrolamento se tiver o instrumento. Um motor que dispara nas tardes quentes e funciona toda a noite no inverno está a falar-lhe de arrefecimento, não de carga.
Ordem de triagem que funciona no terreno
Quando um moinho dispara e a causa não é óbvia, proceda por esta ordem. Vai do barato e rápido ao lento e dispendioso, e evita o erro habitual de desmontar o motor antes de verificar a alimentação.
| O que você vê | Causa mais provável | Primeira ação |
|---|---|---|
| A amperagem sobe gradualmente ao longo de minutos, a temperatura da matriz desce | Alimentação demasiado húmida, ou caudal de alimentação demasiado elevado para a matriz | Amostra de humidade à entrada do moinho; reduzir o alimentador |
| Amperagem alta com o alimentador quase fechado, sem produção | Orifícios da matriz obstruídos ou folga dos rolos demasiado apertada | Parar, desobstruir a matriz, verificar a folga |
| A amperagem oscila e estabiliza repetidamente | Orifícios da matriz desgastados ou camisas dos rolos com sulcos | Inspecionar matriz e rolos; comparar com uma matriz nova |
| Dispara apenas no arranque, após uma paragem | Matriz cheia de material, ou arrancador contornado | Desobstruir a matriz à mão; verificar o método de arranque |
| Dispara à mesma hora do dia, carga normal | Arrefecimento, ambiente ou desequilíbrio da alimentação | Limpar aletas, medir tensões nos terminais |
| Dispara a 50–70% da FLA | Regulação do relé, transformador de corrente ou falha no enrolamento | Verificar o relé e o transformador de corrente antes de mexer no motor |
Como é uma boa operação depois disso
Um moinho dimensionado e alimentado corretamente opera a 85–95% da FLA por horas, com a corrente variando dentro de uma faixa estreita. Isso não é um moinho sendo maltratado; é um moinho sendo usado. O controle que o mantém nesse ponto é o alimentador, acionado pela corrente do motor principal, de modo que a máquina recua antes de desarmar, e não depois.
Registre a corrente no início de cada turno, junto com a umidade e as horas da matriz. Três semanas desse registro revelarão uma matriz entupida ou um rolo desgastado antes do relé, e lhe dão algo para mostrar a um fornecedor quando uma alegação de capacidade e a realidade da planta divergirem. Nossa guia de solução de problemas de peletizadoras abrange as outras falhas que seguem o mesmo padrão, e a lista de peças de reposição abrange o que manter em estoque para que uma troca de matriz não pare a linha por uma semana.
Consertar o motor ou substituí-lo: quatro testes
Em algum momento um motor falha, e a decisão costuma ser tomada com base no preço. Em vez disso, ela deveria se basear nestes quatro pontos.
| Teste | Consertar o enrolamento | Substituir o motor |
|---|---|---|
| Resistência do enrolamento e isolamento | Uma fase em curto, isolamento no restante íntegro, sem histórico de superaquecimento | Queimado por completo, ou duas ou mais fases afetadas |
| Histórico de sobrecarga | Evento único com causa de processo clara e já corrigida | Desarmes repetidos com enrolamentos descoloridos — o dano é cumulativo |
| Condição mecânica | Rolamentos, eixo e carcaça dentro da tolerância | Desgaste do eixo na polia ou no acoplamento, carcaça trincada, caminho de refrigeração corroído |
| Custo e tempo de parada | Rebobinamento orçado bem abaixo de um motor novo e o moinho é necessário esta semana | Custo do rebobinamento próximo ao de uma unidade nova, ou a carcaça é antiga o bastante para que as peças de reposição sejam um problema |
Um alerta sobre a primeira linha. Um rebobinamento restaura o enrolamento, não a causa. Se o moinho desarmou por seis meses com alimentação úmida e o motor foi rebobinado duas vezes, a terceira falha é um problema de processo vestindo fantasia de motor. Corrija o controle de umidade, a matriz e o desequilíbrio de tensão, e o próximo motor vai durar. Ignore-os e você comprará um motor por ano, o que é um hábito muito mais caro do que um medidor de umidade de US$ 400 e um alicate amperímetro.
Se você está especificando um novo moinho e quer o lado elétrico dimensionado corretamente desde o início, informe ao fornecedor sua tensão de alimentação, a capacidade do seu transformador e suas horas anuais de operação. Em uma linha de 2 t/h, o motor principal é a maior carga individual do local, e um moinho escolhido sem esses três números é um moinho escolhido com base no folheto.