Title

Avaliação científica do Monitoramento Baseado em Condição para a prevenção de avarias em motores de indução: Um estudo de caso numa siderurgia com capacidade de 1 MTPA

Scientific evaluation of condition-based monitoring for failure prevention in induction motors: A case study in a 1 MTPA steel plant

Authorship

ROY, SUVRO BASU

ROY, SUVRO BASU

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DOI

10.5151/2594-5327-43799

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Abstract

Os motores de indução são ativos essenciais nas siderurgias integradas, alimentando uma vasta gama de operações que abrangem o manuseamento de matérias-primas, fornos de coque, instalações de sinterização, altos-fornos e laminadores. Com mais de 1 000 motores em funcionamento, modos de falha como o desgaste dos rolamentos, vibrações anormais, sobrecargas e avarias nos enrolamentos do estator contribuem para um tempo de inatividade não planeado significativo, estimado em 6,3 milhões de euros por ano. Este artigo explora a implementação da Monitorização Baseada no Estado (CBM) utilizando variadores de frequência inteligentes (VFDs) como uma solução transformadora. Ao tirar partido de sensores incorporados e da computação de ponta, os VFDs modernos permitem a manutenção preditiva sem a necessidade de infraestruturas adicionais. A abordagem inclui monitorização de referência, definição dinâmica de limiares e análise em tempo real, garantindo a deteção precoce de falhas e a redução do tempo de inatividade. Uma análise de custo-benefício de cinco anos revela poupanças líquidas de 14,9 milhões de euros e um retorno do investimento de 372,5%, demonstrando o valor financeiro e operacional do CBM na produção de aço. O estudo posiciona os variadores inteligentes como facilitadores-chave da Indústria 4.0, integrando-se perfeitamente em redes de automação digital para aumentar a fiabilidade e a eficiência.

Induction motors are critical assets in integrated steel plants, powering a wide range of operations across raw material handling, coke ovens, sinter plants, blast furnaces, and rolling mills. With over 1,000 motors in operation, failure modes such as bearing wear, abnormal vibration, overloads, and stator winding faults contribute to significant unplanned downtime—estimated at €6.3 million annually. This paper explores the implementation of Condition-Based Monitoring (CBM) using intelligent Variable Frequency Drives (VFDs) as a transformative solution. By leveraging embedded sensors and edge computing, modern VFDs enable predictive maintenance without the need for additional infrastructure. The approach includes baseline monitoring, dynamic thresholding, and real-time analytics, ensuring early fault detection and reduced downtime. A five-year cost-benefit analysis reveals net savings of €14.9 million and a return on investment of 372.5%, demonstrating the financial and operational value of CBM in steel manufacturing. The study positions intelligent drives as key enablers of Industry 4.0, integrating seamlessly into digital automation networks to enhance reliability and efficiency.

Keywords

Monitoramento Baseado em Condição (CBM), avarias em motores de indução, manutenção preditiva, variadores de frequência (VFD), Indústria 4.0, automação de siderurgias, redução do tempo de inatividade

Condition-Based Monitoring (CBM), Induction Motor Failures, Predictive Maintenance, Variable Frequency Drives (VFD), Industry 4.0, Steel Plant Automation, Downtime Reduction