TECNICAS AVANÇADAS DE MANUTENÇÃO

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AT 1
TÉCNICAS AVANÇADAS 
DE MANUTENÇÃO
2 32
S
U
M
Á
R
IO
3 UNIDADE 1 - Introdução
4 UNIDADE 2 - Análise Vibracional
4 2.1 Do surgimento aos dias atuais
6 2.2 Conceito e aplicações
10 2.2.1 O uso da bancada RLAM
13 UNIDADE 3 - Tribologia e Ferrografia
13 3.1 A tribologia
16	 3.2	A	ferrografia
17	 3.3	O	processo	e	tipos	de	análise	da	ferrografia
17 3.3.1 Exame Analítico (AN)
18 3.3.2 Exame Quantitativo (DR)
20 UNIDADE 4 - Termografia
21 4.1 Aplicações elétricas
22 4.2 Aplicações mecânicas 
24 UNIDADE 5 - Ultrassom
24 5.1 Fundamentos e princípios do ultrassom
26 5.2 Aplicações do ultrassom
28 5.3 Componentes e funcionamento de um ultrassom
32 UNIDADE 6 - Espectrografia
34 UNIDADE 7 - Hidráulica e Análise de Pressões
34 7.1 Hidráulica 
34 7.2 Bombas hidráulicas
36 7.3 Bombas de engrenagens
36 7.4 Caldeiras a vapor
37 7.5 Vasos de pressão
39 UNIDADE 8 - Lubrificação
39	 8.1	Tipos	de	lubrificantes
40	 8.2	Características	e	propriedades	dos	óleos	lubrificantes
43	 8.3	Programa	de	lubrificação
46 UNIDADE 9 - Pneumática
48 REFERÊNCIAS
2 33
UNIDADE 1 - Introdução
Ao conjunto de cuidados técnicos in-
dispensáveis para que as máquinas de um 
parque industrial, bem como outros ins-
trumentos, instalações e ferramentas fun-
cionem de maneira regular e permanente, 
pertencem ações como a conservação, a 
adequação, restauração, substituição e 
prevenção. São exemplos básicos de con-
servação, a lubrificação de uma engrena-
gem; de restauração, a retificação de uma 
mesa de desempeno; de substituição, a 
troca do plugue de um cabo elétrico.
Se pensarmos no campo de atuação da 
manutenção preditiva, ele é bastante am-
plo. Em cada equipamento ou instalação é 
possível encaixar pelo menos um tipo de 
aplicação, dentre as quais, por mais conhe-
cidas e usuais, podem-se destacar: Análise 
Vibracional, Ferrografia, Termografia, Ul-
trasonografia e Análise de Pressões.
Pode-se destacar, ainda, a manutenção 
preditiva como importante ferramenta 
de apoio em modernos programas de ma-
nutenção, como na TPM (Total Productive 
Maintenance), onde é de fundamental im-
portância no Pilar de Manutenção Planeja-
da (LIMA; SALLES, 2006).
Outra importante contribuição da ma-
nutenção preditiva refere-se às caracte-
rísticas de produto e processos que podem 
ser monitorados através de parâmetros 
específicos de equipamentos ou instala-
ções, os quais podem ser vinculados à fre-
quência da manutenção preditiva.
São essas técnicas e sua aplicabilidade 
prática que veremos ao longo desta apos-
tila.
Ressaltamos em primeiro lugar que em-
bora a escrita acadêmica tenha como pre-
missa ser científica, baseada em normas e 
padrões da academia, fugiremos um pouco 
às regras para nos aproximarmos de vocês 
e para que os temas abordados cheguem 
de maneira clara e objetiva, mas não me-
nos científicos. Em segundo lugar, deixa-
mos claro que este módulo é uma compila-
ção das ideias de vários autores, incluindo 
aqueles que consideramos clássicos, não 
se tratando, portanto, de uma redação ori-
ginal e tendo em vista o caráter didático da 
obra, não serão expressas opiniões pesso-
ais.
Ao final do módulo, além da lista de re-
ferências básicas, encontram-se outras 
que foram ora utilizadas, ora somente con-
sultadas, mas que, de todo modo, podem 
servir para sanar lacunas que por ventura 
venham a surgir ao longo dos estudos
4 54
UNIDADE 2 - Análise Vibracional
2.1 Do surgimento aos 
dias atuais
O conceito básico de análise vibracio-
nal consiste em análise de sistemas ro-
tacionais (como motores, etc.), medindo 
sua vibração e comparando com gráficos 
de valores preestabelecidos, nos quais é 
possível avaliar rolamentos e os compo-
nentes periféricos aos rolamentos.
A medição e análise vibracional teve 
início efetivo na década de 1970, com o 
desenvolvimento da indústria petroquí-
mica que gerou a necessidade de implan-
tação de sistemas de proteção de turbo 
máquinas.
As vibrações eram medidas através de 
analisadores com filtro sintonizável, gra-
vadores de fita magnética e analisadores 
de espectro. Houve o surgimento da tec-
nologia de minicomputadores, que era 
frágil e difícil de ser mantida em ambien-
te industrial.
Numa breve retrospectiva pro-
posta por Santos (2010) temos que:
Nas décadas de 1970 e 1980 eram uti-
lizados medidores analógicos nacionais 
e importados operados à bateria, e os 
modelos com filtro, que permitiam o ba-
lanceamento de campo com uso de luz 
estroboscópica. Também havia os anali-
sadores espectrais que exigiam o uso de 
gravação em fita magnética em campo e 
posterior reprodução em laboratório.
De 1985 a 1994 ocorreu a implanta-
ção da manutenção preditiva em gran-
des empresas, interessadas em identifi-
car o tipo de falha e o período estimado 
para ela ocorrer. Com ela, surgiram os 
primeiros analisadores FFT (Fast Fourier 
Transform) de campo, operados à bateria 
e comunicados com os embrionários PC 
(Personal Computer), e a evolução para os 
coletores de espectros de vibração. Com 
o desenvolvimento da eletrônica, apare-
ceram os coletores portáteis de vibração.
De 1994 a 2003, ocorreu um inves-
timento vertiginoso das empresas em 
sistemas de manutenção preditiva, mui-
tas vezes sem o correspondente investi-
mento em desenvolvimento de recursos 
humanos necessários para a obtenção de 
resultados consistentes.
Desde 2003, o diagnóstico é conside-
rado uma ferramenta do processo, e o 
foco foi alterado para o gerenciamento 
de ativos, o aumento da disponibilidade 
e a disponibilização da informação para 
outras áreas da empresa.
A manutenção pró-ativa para confia-
bilidade (PRM) é o passo seguinte a um 
bom programa de manutenção prediti-
va. Algumas empresas de classe mundial 
e de diferentes segmentos descobriram 
que este sistema, bem implantado, é o 
mais efetivo método de gerenciamento 
de risco, aumentando a confiabilidade e 
ajudando a obter o melhor retorno para 
os ativos.
A tendência das indústrias de classe 
mundial é procurar obter altos níveis de 
eficiência da planta, através da análise 
das informações e processos de controle 
4 55
de seus ativos.
Nessa caminhada tivemos da chave 
de fenda (coloca-se a ponta da chave no 
ponto que se deseja checar [ouvir] e, en-
costando o ouvido no cabo da chave, ou-
ve-se o ruído) ao estetoscópio que veio 
substituí-la até medidores, analisadores, 
monitores e transmissores de vibração.
Abaixo tem-se um modelo simplificado 
para registro de vibrações
 
6 7
 Os pontos A, B, C, são os locais deter-
minados para a medição. Os sensores dos 
aparelhos devem ser encostados nestes 
pontos.
 Além deste controle, deve existir 
uma pasta com toda documentação per-
tinente à máquina (cópia da nota fiscal, 
catálogo, desenhos e outros).
 Não havendo catálogos, solicite ao 
fabricante (caso a máquina seja antiga, é 
provável que não exista catálogo, então, 
deve ser programada uma abertura para 
efetuar os desenhos) (SANTOS, 2010).
2.2 Conceito e aplicações
Segundo Rao (2009), qualquer movi-
mento que se repete após um intervalo 
de tempo pode ser denominado vibra-
ção. Silva (2009) concorda com Rao ao 
afirmar que um movimento periódico, tal 
como uma oscilação de uma partícula, de 
um sistema de partículas ou de um corpo 
rígido, em torno de uma posição de equi-
líbrio é definida como vibração.
O conhecimento das características 
das respostas em vibração associadas a 
defeitos comuns possibilita a identifica-
ção prévia dos mesmos nas mais diferen-
tes máquinas, sem, no entanto, se fazer 
necessária uma desmontagem investiga-
tiva. 
Há numerosas fontes de vibração em 
um ambiente industrial que tornam ne-
cessárias manutenções frequentes e 
dispendiosas. O controle da vibração é 
facilitado quandoo agente motivador é 
identificado pela análise da resposta do 
sistema e, muitas vezes, as altas ampli-
tudes de vibração podem ser eliminadas 
por uma atuação prática simples, subsi-
diada por uma análise teórica bem feita 
(AMORIM, 2006).
Diversos métodos são utilizados no 
controle das fontes de vibrações, são 
eles: Controle das frequências naturais 
do sistema, inserção de mecanismos de 
amortecimento, tais como os neutraliza-
dores e absorvedores de vibrações; con-
trole de folgas e eliminação de roçamen-
tos. (JESUS; CAVALCANTE, 2011).
O diagnóstico de problemas em máqui-
nas rotativas consiste em um processo 
de identificação das causas da origem da 
vibração mediante a análise das mesmas, 
fazendo-se assim necessário conhecer 
as características dos equipamentos e as 
principais peculiares associadas a poten-
ciais falhas.
Eisenmann (1997 apud JESUS; CAVAL-
CANTE, 2011) afirma que desbalance-
amento é uma das fontes mais comum 
de vibração em máquinas e equipamen-
tos, enquanto Inman (2004 apud JESUS; 
CAVALCANTE, 2011) cita que vibrações 
causadas por desbalanceamento normal-
mente dominam o espectro e ocorrem na 
frequência de rotação (1 x RPM). O des-
balanceamento acontece devido a uma 
alteração no equilíbrio das forças radiais 
que atuam sobre o eixo da máquina. A 
causa mais comum é o acúmulo de ma-
terial sobre volantes de inércia, hélices 
de ventiladores, hélices de ventoinhas 
de motores, etc., mas pode ser causado 
também por perda de massa como a que-
bra de uma hélice, por exemplo. Se um 
componente específico (como ventila-
dor, motor, rotor, por exemplo), é afetado 
individualmente por desbalanceamento, 
esse componente vibrará mais que os ou-
tros, mas se a fonte for um acoplamento, 
6 7
ocorre de todo conjunto da máquina vi-
brar.
O desalinhamento, ilustrado abaixo, é 
um problema tão comum como o desba-
lanceamento. Em uma montagem me-
cânica existem vários eixos, mancais e 
acoplamentos com características dinâ-
micas diferentes. Quando o conjunto gira 
as forças dinâmicas interagem entre si, 
excitando vibrações no sistema. Mesmo 
com as máquinas bem alinhadas inicial-
mente, à frio, vários fatores podem afe-
tar esse estado, tais como a dilatação 
térmica dos metais (quando da máquina 
em funcionamento), os assentamentos 
de fundação e a deterioração de ancora-
gens (MELO, 2008).
Tipos de desalinhamento
As características de vibração ocasio-
nadas por desalinhamento dependem do 
tipo de desalinho e da extensão ou grau 
de desalinhamento. As características 
gerais são: 
 aparecimento de vibrações nas duas 
direções, na radial e na axial; 
 o desalinhamento ocorre em uma 
certa direção, logo as forças radiais não 
serão uniformemente distribuídas e a vi-
bração é direcional; 
 normalmente, a frequência de vibra-
ção é a de rotação do eixo (1 x RPM); con-
tudo, quando o desalinhamento é seve-
ro, a frequência é de segunda ordem (2 x 
RPM) e muitas vezes também de terceira 
ordem (3 x RPM). O desalinhamento an-
gular geralmente causa vibração em 1 x 
RPM; o paralelo causa vibração predomi-
nante em 2 x RPM (JESUS; CAVALCANTE, 
2011).
O roçamento entre partes estacioná-
rias e rotativas de uma máquina pode 
causar aumento dos níveis de vibração 
nas frequências de 1x e 2x RPM. Se o 
atrito for contínuo poderão aparecer vi-
brações numa faixa larga em altas frequ-
ências. Quando o roçamento for parcial, 
aparecem no espectro picos correspon-
dentes às frequências naturais do siste-
ma.
Esse tipo de vibração é muito comum 
em selos de máquinas rotativas ou quan-
do há eixos empenados, partes quebra-
das ou danificadas que levam ao atrito 
entre metal, situação que pode ocorrer 
por conta de babbit’s danificados nos 
mancais. O roçamento produz espectros 
semelhantes aos das folgas mecânicas, 
e gera uma série de frequências excitan-
do uma ou mais ressonâncias (ANDRADE, 
2004) (JESUS; CAVALCANTE, 2011).
Abaixo temos três espectros carac-
terísticos de desbalanceamento, desali-
nhamento e roçamento.
8 9
Espectro de desbalanceamento
 Espectro de desalinhamento
8 9
 Espectro de roçamento
 Fonte: RLAM (2008 apud JESUS; CAVALCANTE, 2011, p.23-5)
As máquinas são elementos mecânicos 
complexos, articulados. As peças que so-
frem excitação podem oscilar e as oscila-
ções transmitem-se pelas articulações aos 
demais elementos acoplados. O resultado é 
um complexo de frequências que caracteri-
za o sistema.
Marçal e Susin (2005) explicam que cada 
vez que uma peça altera suas característi-
cas mecânicas por desgaste ou trinca, uma 
componente de frequência do sistema será 
alterada. Havendo alteração no acoplamen-
to entre as peças, altera o coeficiente de 
transmissão do sinal entre as peças e, em 
consequência, a forma de frequência global 
do sistema.
Folgas, defeitos ou desalinhamentos de 
rolamentos ou mancais de máquinas rotati-
vas refletem-se na alteração de frequências 
ou no surgimento de novas frequências. O 
desbalanceamento do rotor é transmitido 
pelo rolamento.
As forças centrífugas, alternativas e de 
fricção atuantes nos distintos elementos 
de uma máquina em operação, dão origem 
a vibrações mecânicas proporcionais, que 
se manifestam nos mancais. Devido a este 
fato, medindo-se vibrações nos mancais 
pode-se detectar e determinar os esforços 
presentes em quaisquer componentes da 
máquina, determinando-se eventuais anor-
malidades de funcionamento. Em geral, a 
medida de vibrações deve ser efetuada nos 
mancais, por ser um dos pontos válidos pe-
las normas em uso empregadas para avaliar 
o funcionamento de máquinas (YA’CUB-
SOHN, 1983 apud MARÇAL; SUSIN, 2005).
A premissa fundamental sobre a qual se 
baseia a análise de vibração como técnica 
aplicada à manutenção industrial é: 
Cada componente ou cada tipo de 
deficiência mecânica de uma máquina 
em operação produz uma vibração de 
frequência específica que em condi-
ções normais de funcionamento, alcan-
ça uma amplitude máxima determinada 
(YA’CUBSOHN, 1983 apud MARÇAL; SU-
SIN, 2005). 
Desta feita, é possível medindo-se e 
analisando-se a vibração, estabelecer sua 
origem, identificar cada componente da 
máquina e o tipo de falha que a está geran-
do, além, de avaliar o estado mecânico do 
componente que a produz ou a gravidade 
da deficiência detectada.
A metodologia básica recomenda 
o seguinte:
10 11
1) Medição de frequência para 
identificar a origem da vibração – o 
conhecimento da frequência permite 
identificar o componente da máquina ou 
a natureza da falha que produz a vibra-
ção.
2) Medição da amplitude para ava-
liar a vibração e consequentemente 
o funcionamento normal ou anormal 
do sistema – a medição da amplitude 
permite avaliar por comparação com va-
lores limites, previamente estabelecido, 
se a vibração corresponde a um funcio-
namento normal ou anormal e o grau de 
importância da falha detectada (MARÇAL 
E SUSIN, 2005).
2.2.1 O uso da bancada 
RLAM
Os rolamentos geram quatro frequên-
cias características relacionadas a defei-
tos. Eles são relativos a falhas na pista 
externa, na pista interna, nas gaiolas e 
corpos rolantes. Essas frequências são 
várias vezes a velocidade de rotação do 
eixo, porém não são necessariamente 
múltiplos inteiros dessa rotação (LAMIN; 
ABREU; BRITO, 2006).
Mancais de rolamento com defeito 
sobre as pistas, esferas ou rolos, usual-
mente causam vibrações em altas frequ-
ências. Isso se explica devido à natureza 
das forças dinâmicas que excitam o ro-
lamento defeituoso gerando vibrações. 
Por exemplo, uma falha na esfera passa 
pelas pistas interna e externa em uma 
sucessão de impactos com o dobro da 
frequência de rotação da esfera. A frequ-
ência fundamental da vibração será bem 
mais alta do que a do eixo. Além disso, 
forças dinâmicas do tipo impulsogeram 
vibrações de frequência muito alta, na 
faixa de ressonância estrutural das pis-
tas do rolamento. A amplitude da vibra-
ção dependerá da extensão da falha no 
rolamento.
A Manutenção Industrial da RLAM dis-
põe de um setor denominado Preditiva, 
que se dedica ao acompanhamento con-
tínuo dos parâmetros de funcionamento 
dos equipamentos dinâmicos que com-
põe a planta da Refinaria. A Manutenção 
Preditiva da RLAM faz uso das técnicas 
de análise de óleo, medição de tempera-
tura e monitoramento dos níveis de vi-
bração como ferramentas de identifica-
ção e acompanhamento de defeitos em 
diversos equipamentos. 
A análise de vibração desponta como 
uma técnica de fundamental importân-
cia ao passo que disponibiliza os resul-
tados das investigações de forma rápida 
e criteriosa, possibilitando tomadas de 
decisões de maneira consciente. Com o 
objetivo de difundir os conhecimentos 
relativos às técnicas de monitoramento 
de equipamentos rotativos, a RLAM pos-
sui uma bancada de testes que simula 
um conjunto rotor-mancal. Essa bancada 
é composta por uma base metálica, mo-
tor e acoplamento, eixo e disco de inér-
cia, mancais de deslizamento e suportes 
para sensores, conforme mostra a figura 
abaixo:
 
10 11
Na bancada da RLAM os transdutores 
(dispositivos que recebem um sinal e o 
retransmite, através de transformações 
de energia, fazendo uso, para isso, de 
elementos sensores) utilizam o princí-
pio do contato, no qual é medido o mo-
vimento absoluto da máquina. Esses são 
os mesmos que os técnicos da Preditiva 
aplicam no cotidiano das medições e se 
caracterizam pela facilidade de trans-
porte e montagem. No caso específico da 
RLAM, os transdutores são sensores de 
aceleração (acelerômetros) (ASH210-A) 
constituídos basicamente por uma mas-
sa sísmica e um cristal piezelétrico, utili-
zados na condição de nível global dos si-
nais coletados, com sensibilidade de 100 
mV/g ± 5%, banda passante de 0,5 Hz - 
15 kHz e base magnética.
Os analisadores portáteis, frequente-
mente chamados de coletores de dados, 
são aparelhos desenvolvidos objetivan-
do acompanhar e verificar o estado de 
funcionamento de equipamentos dinâ-
micos. São projetados para terem opera-
ção simplificada, incorporando funções 
pré-programadas de armazenamento de 
rotas (que são caminhos, sequências de 
medição) e coleta rápida de dados. 
O coletor de sinais utilizado na banca-
da é um analisador portátil CSI 2130, que 
apresenta processamento contínuo, dis-
play colorido, bateria com autonomia de 
oito horas e cabo de comunicação com 
entrada USB (EMERSONPROCESS, 2010).
Tendo em vista a condição que se 
deseja investigar, é preciso buscar um 
ponto externo acessível durante o fun-
cionamento do equipamento, que seja 
portador das informações desejadas. A 
trajetória da vibração, desde a fonte até 
o ponto de medida deve ser a mais sólida 
e curta possível, garantido máxima fide-
lidade na transmissão. Por esse motivo, 
os pontos de medição devem ser sempre 
nos locais mais próximos da sustentação 
Fonte: JESUS; CAVALCANTE (2011, p. 11)
12 1312
do equipamento. No caso dos equipa-
mentos rotativos isso se dá nos mancais 
(DIAS; RODRIGUES; RAMALHO, 2009). 
Na bancada são executadas medições 
nas posições vertical, horizontal e axial 
de cada mancal, e é medida a vibração 
nessas direções também no motor (figu-
ra abaixo).
Pontos de aquisição de dados na bancada
É fato que as máquinas rotativas são 
equipamentos utilizados nos diversos 
ambientes do cotidiano, tornando-se 
elementos indispensáveis nas atividades 
humanas e devido ao alto nível de exi-
gência em tais especialidades, conhecer 
o comportamento dinâmico dessas má-
quinas é fundamental.
No estudo realizado por Jesus e Caval-
canti (2011), ao analisar experimental-
mente um conjunto suportado por dois 
mancais de deslizamento, localizado na 
RLAM e suas respectivas respostas para 
os fenômenos de desbalanceamento, de-
salinhamento e roçamento, concluíram 
que a obtenção de conhecimento relati-
vo aos principais fenômenos que afetam 
os equipamentos rotativos, através da 
aquisição de dados e análise da resposta 
do sistema simulando condições específi-
cas de operação de equipamentos indus-
triais, é ponto de partida para investigar 
não só estes como outros fenômenos de 
maneira contínua, contribuindo para so-
lucionar vários problemas em máquinas 
industriais.
12 1313
UNIDADE 3 - Tribologia e Ferrografia
3.1 A tribologia
O termo tribologia, que vem do grego 
Τριβο (Tribo – esfregar) e Λογοσ (Logos – es-
tudo) foi utilizado, oficialmente, pela primei-
ra vez, em 1966, em um relatório feito por 
H. Peter Jost para o comitê do departamen-
to inglês de educação e ciência. Neste rela-
tório, o termo foi definido como a “ciência e 
tecnologia de superfícies interativas em mo-
vimento relativo e dos assuntos e práticas 
relacionados”. Tal relatório continua estudos 
sobre os impactos econômicos do desgaste 
de peças, principalmente automotivas. As 
maiores perdas no motor de um automóvel 
(por exemplo), transitando em uma cidade, 
são devidas ao resfriamento e à exaustão. 
Apenas 12% da potência do motor são 
transmitidas às rodas, o que é menor do que 
as perdas por atrito (cerca de 15%). Conside-
rando melhorias de 20% a economia seria 
de 300 milhões de reais por ano e uma re-
dução de 37.500 toneladas de CO2 emitidos 
para atmosfera, apenas na cidade de São 
Paulo, segundo dados obtidos por Anderson 
em 1991(Anderson, 1991 apud RADI et al., 
2007).
A tribologia reúne os conhecimentos ad-
quiridos na física, na química, na mecânica e 
na ciência dos materiais para explicar e pre-
ver o comportamento de sistemas físicos 
que são utilizados em sistemas mecânicos, é 
a ciência que estuda o desgaste e o atrito, ou 
seja, a interação de superfícies em movimen-
to e de técnicas relacionadas às mesmas.
Segundo Radi et al. (2007), o que unifica 
a tribologia não são os conhecimentos bási-
cos, mas sim a área de aplicação.
O desgaste é a principal causa da deterio-
ração dos componentes de máquinas devido 
à fadiga superficial do material (BARWELL, 
1979 apud SUSKI, 2004). Ele raramente é 
catastrófico, porém reduz a eficiência da 
operação, podendo resultar em mudanças 
dimensionais dos componentes ou danos 
na superfície, que podem gerar problemas 
secundários como vibrações e desalinha-
mentos. Entretanto, em casos extremos o 
desgaste causa a formação e propagação de 
trincas na superfície do componente ou pró-
xima à mesma, podendo levar a sua fratura e 
a formação de fragmentos.
Resistência ao atrito e desgaste não são 
propriedades intrínsecas do material, mas 
são características do sistema de engenha-
ria (Tribosistema), podendo causar perdas de 
energia e material, respectivamente. Atrito é 
a resistência ao movimento e aumenta com a 
interação da área de contato real dos sólidos.
As perdas devido ao desgaste podem 
ser reduzidas por otimização e organização, 
além de um design apropriado, produção, 
montagem, acessórios (veja figura abaixo) e 
microestrutura do componente.
 Fonte: Zum-Gahr (1987 apud SUSKI, 2004, p. 18)
14 15
O controle das perdas por desgaste deve 
iniciar com o correto processo de fabricação 
do produto, incluindo a escolha do equipa-
mento e lugar para instalação. Para estoca-
gem deve-se considerar as partes a serem 
protegidas do desgaste.
O design do produto pode reduzir efetiva-
mente o desgaste de componentes, otimi-
zando a transferência de força e movimento, 
o uso apropriado de materiais e lubrificantes 
em função da força, temperatura e ambien-
te. Partes submetidas ao desgaste devem 
ser projetadas para uma fácil substituição. 
O grau de exatidão da forma, tamanho, per-
fil da superfície, rugosidade e folga entre 
as superfícies durante o funcionamentoin-
fluenciam o atrito e desgaste. A vida útil em 
serviço depende muito da exatidão da mon-
tagem, por exemplo, alinhamento exato e 
limpeza de quaisquer superfícies sujeitas à 
falha do componente (SUSKI, 2004).
Tradicionalmente são aceitos quatro 
modos de desgaste que estão represen-
tados na Figura abaixo:
Modo de desgaste
 Fonte: RUDI et al. (2007, p. 3)
 O desgaste adesivo ocorre quando a 
ligação adesiva entre as superfícies é sufi-
cientemente forte para resistir ao desliza-
mento. Como resultado dessa adesão, uma 
deformação plástica é causada na região 
de contato gerando uma trinca que pode 
se propagar levando à geração de um ter-
ceiro corpo e a uma transferência comple-
ta de material.
 No desgaste abrasivo ocorre remoção 
de material da superfície. Esse desgaste 
ocorre em função do formato e da dureza 
dos dois materiais em contato.
 Quando o desgaste é ocasionado pelo 
alto número de repetições do movimento 
ele é chamado de desgaste por fadiga.
 O desgaste corrosivo ocorre em meios 
corrosivos, líquidos ou gasosos. Neste tipo 
de desgaste são formados produtos de re-
ação devido às interações químicas e ele-
troquímicas. Essas reações são conhecidas 
como reações triboquímicas e produzem 
uma intercamada na superfície que depois 
é removida.
Os modos de desgaste podem ocorrer 
14 15
através de diversos mecanismos. Os me-
canismos de desgaste são descritos pela 
consideração de mudanças complexas na 
superfície durante o movimento. Em geral, 
o desgaste ocorre através de mais de um 
modo, portanto, a compreensão de cada 
mecanismo de desgaste em cada modo se 
torna importante. O diagrama abaixo mos-
tra um breve resumo destes mecanismos 
(Kato, 2001 apud RUDI et al., 2007; SUSKI, 
2004).
Diagrama dos processos de desgaste em função do ele-
mento interfacial e do tipo de movimento das interfaces
 O desgaste ocorre em função da cine-
mática do sistema. Pode variar entre, des-
lizamento, rolamento, oscilação, impacto e 
erosão, dependendo do tipo de interação 
e do movimento das interfaces. A erosão 
pode ainda ser classificada pelo estado fí-
sico do contracorpo, sólido ou líquido, ou 
pelo ângulo de ação, alto ou baixo. Os pro-
cessos de desgaste também poderão ser 
classificados quanto ao elemento inter-
facial, podendo ser de desgaste de 2-cor-
pos ou estar sob ação de partículas sólidas 
pressionadas entre duas superfícies, por 
exemplo, poeira em lubrificantes ou mine-
rais em rochas sob pressão, caracterizando 
um desgaste de 3-corpos (Peterson, 1980 
apud SUSKI, 2004; RUDI et al., 2007). O 
pesquisador tem que ter sempre em men-
te o tipo de aplicação do material que ele 
deseja testar para que possa simular as 
mesmas condições de velocidade, de movi-
mento e de carga.
Existem diferentes técnicas que podem 
ser utilizadas para testes de desgaste. Em 
contraste com outros testes mecânicos, 
16 17
não há especificação única de padroniza-
ção, mas um número razoável de técnicas 
aceita em todo o mundo. Em função da falta 
de padronização existem, quase sempre, 
diferenças nos procedimentos dos testes, 
como tamanho e geometria dos corpos de 
prova, ambiente, etc. Portanto, é muito im-
portante o conhecimento das condições de 
teste para a correta comparação dos resul-
tados obtidos. 
Outro fator que contribui para o eleva-
do número de testes é a grande variedade 
de sistemas de desgaste que ocorrem na 
prática. Oportunamente, quando técnicas 
similares são utilizadas, os resultados ob-
tidos podem ser comparados, ao menos 
qualitativamente.
Obter-se-á sucesso na comparação de 
resultados obtidos em laboratório com a 
indústria somente se os mecanismos do 
sistema no laboratório e prática forem bas-
tante similares (SUSKI, 2004).
3.2 A ferrografia
A ferrografia foi descoberta em 1971 
por Vernon C. Westcott, um tribologista 
de Massachusetts, Estados Unidos, e de-
senvolvida durante os anos subsequentes 
com a colaboração do Roderic Bowen e pa-
trocínio do Centro de Engenharia Aerona-
val Americano e outras entidades, (www.
bibvirt.futuro.usp.br). Em 1982, a ferrogra-
fia foi liberada para uso civil e trazida para 
o Brasil em 1988. (BARONI; GOMES, 1995).
A ferrometria é uma técnica que conta o 
número de micropartículas metálicas num 
dado volume de lubrificante (mede o des-
gaste que envolve a perda de massa), mas 
são necessárias técnicas mais complicadas 
para detectar microfissuras de fadiga e 
transformações estruturais dos materiais 
(ultravioletas e líquidos penetrantes, ul-
trassons ou raios-X, por exemplo).
Segundo Schio (2011), a ferrografia é 
uma técnica laboratorial de manutenção 
preditiva para o monitoramento e diagno-
se de condições dos componentes das má-
quinas (embora existam inúmeras outras 
aplicações, como desenvolvimento de ma-
teriais e lubrificantes). A partir da quantifi-
cação e análise da formação das partículas 
de desgaste (limalhas), encontradas em 
amostras de lubrificantes, determinam-se: 
tipos de desgaste, contaminantes, desem-
penho do lubrificante, etc.
Há dois níveis de análise ferrográfica. 
Uma quantitativa que consiste numa téc-
nica de avaliação das condições de desgas-
te dos componentes de uma máquina por 
meio da quantificação das partículas em 
suspensão no lubrificante, e uma analítica 
que utiliza a observação das partículas em 
suspensão no lubrificante (CUNHA, 2005).
O conceito básico consiste na análise 
de particulados e propriedade de fluídos e 
óleos hidráulicos, visando a determinação 
de sua qualidade para atendimento das es-
pecificações do seu meio ambiente funcio-
nal (equipamento).
São princípios básicos da ferrogra-
fia:
 toda máquina se desgasta;
 o desgaste gera partículas;
 o tamanho e a quantidade das partícu-
las indicam a severidade do desgaste;
 a morfologia e o acabamento super-
ficial das partículas indicam o tipo de des-
gaste (ALMEIDA, 2006).
16 17
3.3 O processo e tipos de 
análise da ferrografia
A amostragem é feita com a máquina 
em funcionamento ou momentos após a 
sua parada, de forma a ser evitada a pre-
cipitação das partículas (ALMEIDA, 2006).
O ponto de coleta deve estar localizado 
o mais próximo possível da fonte de ge-
ração de partículas. No caso de sistemas 
circulatórios, uma válvula na tubulação de 
retorno do óleo é o ponto ideal. Quando 
inacessível, drenos em reservatórios ou 
amostragem por meio de bombas de cole-
ta são alternativas válidas. O maior cuida-
do está em se evitar pontos após filtros ou 
regiões onde não ocorra homogeneização. 
Enviadas ao laboratório, as amostras serão 
analisadas pelo dois tipos de exames fala-
dos anteriormente.
3.3.1 Exame Analítico (AN)
Permite a observação visual das partí-
culas para que sejam identificados os tipos 
de desgaste presentes (ALMEIDA, 2006). 
Sobre uma lâmina de vidro (ferrograma) 
bombeia-se lentamente a amostra. As par-
tículas são depositadas e, posteriormente, 
examinadas com o auxílio de um microscó-
pio ótico especial (ferroscópio).
O ferrograma possui 25 x 60 x 0,7 mm. 
Montado no ferrógrafo analítico (abaixo) 
sofre a ação de um campo magnético cuja 
distribuição das linhas de força não é uni-
forme, mas de intensidade menor na en-
trada do fluxo e, num gradiente crescente, 
tem sua intensidade máxima na saída.
 Fonte: Almeida (2006, p. 140).
18 19
Dessa forma, à medida que a amostra flui 
por sobre a lâmina, as partículas ferromag-
néticas de maior tamanho são depositadas 
logo na entrada. Avançando-se no ferrogra-
ma, encontramos as partículas de tamanhos 
menores. Na saída, observamos as partícu-
las de até 0,1 μm. Essas partículas são iden-
tificadas pela forma com que se alinham, 
seguindo a direção das linhas de força do 
campo magnético.
As partículas paramagnéticas ou não 
magnéticas (ligas de cobre, alumínio, prata,chumbo, etc. e contaminantes como areia, 
borracha, fibras de pano, papel etc.) deposi-
tam-se de forma aleatória. São encontradas 
ao longo de todo ferrograma.
Ao final do bombeamento da amostra, 
circula-se um solvente especial, isento de 
partículas, que “lava” o ferrograma, levando 
consigo o lubrificante. Até 98% das partícu-
las presentes na amostra permanecem reti-
das na lâmina. Após a secagem, o ferrograma 
está pronto para ser examinado no ferroscó-
pio.
Todo material utilizado na ferrografia é 
descartável. Um ferrograma, com cuidados 
especiais, pode ser armazenado por até 4 
anos. Cada tipo de desgaste pode ser identi-
ficado pelas diferentes formas que as partí-
culas adquirem ao serem geradas.
O desgaste mais comum é a Esfoliação. 
São partículas geralmente de 5 μm, poden-
do atingir 15 μm. Sua forma lembra flocos de 
aveia. A Esfoliação é gerada sem a necessi-
dade de contato metálico, mas apenas pela 
transmissão de força tangencial entre uma 
peça e outra por meio do filme lubrificante. 
A quantidade e o tamanho dessas partículas 
aumentarão caso a espessura do filme seja 
reduzida devido à sobrecarga, diminuição da 
viscosidade do óleo, diminuição da velocida-
de da máquina, etc.
Outro desgaste bastante comum é a Abra-
são. Gera partículas assemelhadas a cavacos 
de torno com dimensões de 2 a centenas 
de mícron. A principal causa para esse tipo 
de desgaste é a contaminação por areia. Os 
pequenos grãos de areia ingeridos pela má-
quina se incrustam, por exemplo, num man-
cal de metal patente e o canto vivo exposto 
“usina” o eixo que está girando, tal qual um 
torno mecânico.
De forma geral, considera-se como indí-
cio de problema partículas maiores que 15 
μm. Os vários tipos de partículas observadas 
pela ferrografia recebem nomes que repre-
sentam ora o tipo do desgaste (Esfoliação, 
Abrasão, Corrosão, etc.), ora sua forma (La-
minares, Esferas, etc.) ou ainda a natureza 
(Óxidos, Polímeros, Contaminantes Orgâni-
cos, etc.).
Existem regras bem definidas para a re-
presentação da taxa de incidência de cada 
tipo de partícula num ferrograma. A repre-
sentação da análise é feita de forma gráfica, 
onde barras horizontais indicam a incidência.
3.3.2 Exame Quantitativo 
(DR)
Segundo Almeida (2006), a Ferrografia 
Quantitativa, ou ferrografia de leitura dire-
ta (Direct Reading = DR) utiliza os mesmos 
princípios da ferrografia analítica. A diferen-
ça está no formato do corpo de prova e no 
método de leitura.
O corpo de prova (conjunto tubo precipita-
dor) é formado por uma mangueira de PTFE, 
um tubo de vidro e uma mangueira de dre-
nagem. O tubo de vidro é instalado sobre o 
campo magnético especial, da mesma forma 
18 19
que o ferrograma. Duas regiões deste tubo 
são iluminadas de baixo para cima por uma 
fonte de luz controlada. A sombra formada 
pelas partículas que se depositam no tubo é 
observada por fotocélulas ligadas ao circuito 
micro processado.
Assim como no ferrograma, as partículas 
se precipitam de forma ordenada por tama-
nho. O tubo precipitador é divido em duas 
regiões onde se encontram as partículas 
maiores que 5 μm, chamadas Grandes (Large 
= L) e menores ou iguais a 5 μm, chamadas 
Pequenas (Small = S).
 Fonte: Almeida (2006, p. 142).
A unidade utilizada na ferrografia quanti-
tativa é exclusiva e arbitrada. Para 50% da 
área do tubo coberta por partículas foi arbi-
trado o número 100, adimensional. A leitura 
fornecida pelo instrumento é diretamente 
proporcional à concentração de partículas da 
amostra.
O manuseio dos valores de L e S per-
mite várias interpretações, tais como:
L+S = concentração total de partículas
PLP = (L-S)/(L+S)*100 = modo de desgas-
te
IS = (L2 - S2)/diluição2 = índice de severi-
dade
Assim como em outras técnicas de Manu-
tenção Preditiva, os primeiros exames são 
utilizados na determinação da referência da 
máquina (base-line).
Para cada tipo de máquina estabelecem-
-se diferentes periodicidades nos exames 
quantitativos (DR) e analíticos (AN). A título 
de exemplo, temos:
a) DR a cada 30 dias.
b) AN a cada 90 dias ou quando algo anor-
mal é apontado pelo DR.
c) Nas duas primeiras amostras efetuam-
-se DR + AN para determinação da base-line 
(ALMEIDA, 2006).
Vale guardar...
A Ferrografia consiste na determinação 
da severidade, modo e tipos de desgaste 
em máquinas, por meio da identificação da 
morfologia, acabamento superficial, colora-
ção, natureza e tamanho das partículas en-
contradas em amostras de óleos ou graxas 
lubrificantes, de qualquer viscosidade, con-
sistência e opacidade.
20 2120
UNIDADE 4 - Termografia
A técnica que possibilita a medição de 
temperaturas ou observação de padrões 
diferenciais de distribuição de calor, por 
meio da medição da radiação infraverme-
lha, naturalmente emitida pelos corpos, 
apresentando imagens térmicas (termo-
gramas) dos componentes, equipamen-
tos ou processos denomina-se Termo-
grafia.
É amplamente utilizada na mecânica e 
elétrica, pois apresenta diversas vanta-
gens, como: baixo custo; alto rendimen-
to, com a medição de grandes áreas em 
pouco tempo; segurança, pois não há ne-
cessidade de contato físico com os equi-
pamentos.
A utilização da termografia, um ensaio 
não destrutivo que tem seu princípio na 
leitura térmica, através da radiação in-
fravermelha emitida pelos objetos, está 
fundamentado no método preditivo de 
manutenção, com propósito de aumen-
tar a confiabilidade dos equipamentos, 
ou seja, o equipamento estar disponível 
para executar determinado trabalho, 
mantendo suas funções continuamente 
quando este for solicitado. Considerando 
que toda quebra em equipamentos pro-
vocada por disfunção em componentes, 
apresenta anteriormente um sintoma de 
falha, detectar a alteração da temperatu-
ra normal de operação dos componentes 
elétricos, tem sido uma prática bastante 
utilizada pelas indústrias, e a aplicação 
da termografia é utilizada como método 
para monitorar a temperatura dos com-
ponentes, evitando aquecimento exces-
sivo e possíveis falhas (PALUCHOWSKI et 
al., 2011).
O conceito básico consiste na análise 
pela visão humana do expectro infra-
vermelho, chamadas de termogramas. 
O Infravermelho é uma frequência ele-
tromagnética, naturalmente emitida por 
qualquer corpo com intensidade propor-
cional a sua temperatura.
Dentre as utilidades da termogra-
fia, elencam-se:
 análise de quaisquer circuitos ele-
troeletrônicos;
 quadros de energias, estações, su-
bestações;
 cabines de entradas de energia;
 instalações elétricas;
 no breaks;
 pontes rolantes, escadas rolantes, 
elevadores, etc.
Santos (2006, p.19) faz um breve co-
mentário sobre a evolução, principal-
mente dos equipamentos termovisores, 
salientando a importância dos estudos 
realizados nesta área:
A Termografia infravermelha, tal como 
é conhecida hoje, com Termovisores por-
táteis capazes de detectar e converter, 
em tempo real, a radiação infraverme-
lha em imagens visíveis e com a possi-
bilidade de medição de temperatura, só 
foi possível devido a diversos estudos e 
descobertas, das quais alguns dos mais 
importantes, a partir da descoberta da 
radiação infravermelha.
20 2121
A termografia, ou a geração de ima-
gens térmicas, pode ser utilizada em 
aplicações, tais como a inspeção de equi-
pamentos elétricos, de processos e no 
diagnóstico de construções. Os equi-
pamentos elétricos incluem motores, 
equipamentos de distribuição, quadros 
de comando, subestações, entre outros. 
Equipamentos de processo incluem equi-
pamentos de montagem e manufatura 
automatizados. Os diagnósticos de cons-
trução incluem a verificação de umidade 
em telhados e inspeções de vazamento 
de ar e detecção de umidade no isola-
mento de prédios. Dentre essas aplica-
ções, são mais comumente utilizadospara inspecionar a integridade de siste-
mas elétricos (FLUKE, 2009).
4.1 Aplicações elétricas
Dentro da prática termográfica, os 
componentes que envolvam eletricidade 
tem a maior aplicação, nos quais se ins-
peciona aquecimento em acionamentos, 
aquecimento em bornes, aquecimento 
em componentes elétricos, quadros de 
comando até subestações de energia.
Em eletricidade e eletrônica, a monito-
rização constante e a detecção precoce 
de alterações na temperatura de um de-
terminado componente permitem a pre-
venção de falhas de maquinaria e conse-
quentes perdas de produtividade, além 
de resultar em redução significativa nos 
custos com manutenção corretiva por fa-
lhas indesejadas de máquinas, por conta 
de defeitos em componentes elétricos 
que as integram (AFONSO, 2010; FLUKE, 
2009). 
Seguindo esse mesmo pensamen-
to, em 1972, foi implantado a prática da 
termografia em Furnas Centrais Elétri-
cas, uma distribuidora de energia, onde 
a manutenção preditiva em todas as su-
bestações da empresa, tem como foco 
principal a prática termográfica, apre-
sentando ótimos resultados, dentre eles 
uma maior confiabilidade do sistema de 
distribuição de energia, detectando pro-
blemas em seu estágio inicial, evitando 
desta forma paradas indesejadas e, con-
sequentemente, maior produtividade e 
operacionalidade de seus sistemas de 
distribuição de energia (ARAÚJO; BARBO-
SA; SINISCALCHI, 2008). 
O trabalho de Brice apud Santos (2006, 
p.23), traz um exemplo prático de aplica-
ção em subestação de energia elétrica, 
no qual cita que 
um lado importante da operação de 
subestações de alta tensão é a manu-
tenção preventiva de equipamentos 
elétricos energizados. Os problemas 
nesses equipamentos geralmente 
aparecem como pontos quentes de-
vido a sobrecargas térmicas locais ou 
mau contato.
Em trabalho de Brito, Alves e Filho 
(2011), é abordado um programa de ma-
nutenção preditiva em aproximadamente 
500 painéis elétricos, utilizando a prática 
da análise termográfica, com o objetivo 
de introduzir uma variável que indique 
a importância da falha no contexto do 
sistema. Citam que torna-se necessário 
incluir na classificação do aquecimento 
o parâmetro de “Criticidade” dos compo-
nentes dos painéis elétricos, que segun-
do eles se classifica em três classes:
Classe 1: quando sua falha afeta o 
fornecimento de energia de toda a uni-
22 23
dade e paradas de custo muito elevado. 
Classe 2: quando sua falha causa pa-
radas à produção, porém restritas a uma 
parte da unidade. 
Classe 3: quando sua falha pode ser 
facilmente contornada através de mano-
bras ou redundâncias, sem interromper a 
produção. 
Ainda, esses mesmos autores de-
monstraram a importância e a eficiência 
da análise termográfica, na qual, com a 
implantação deste programa, torna-se 
possível minimizar os custos de manu-
tenção elétrica e maximizar a disponibili-
dade dos painéis de comando elétrico as-
sistidos, evitando-se falhas prematuras 
e paradas indesejáveis da produção por 
falhas em componentes que integram os 
painéis elétricos (BRITO; ALVES; FILHO, 
2011). 
4.2 Aplicações mecânicas 
As inspeções eletromecânicas e me-
cânicas abrangem uma grande variedade 
de equipamentos. A geração de imagens 
térmicas provou ser inestimável para a 
inspeção de equipamentos, tais como 
motores e equipamentos giratórios. A 
maior parte dessas aplicações é qualita-
tiva, a imagem térmica atual é normal-
mente comparada com a anterior e, con-
sequentemente, feito comparações para 
se detectar quais as partes do motor que 
estão gerando um aumento da tempera-
tura, e as possíveis causas de isso estar 
acontecendo. Motores são inspecionados 
termicamente porque são muito suscetí-
veis a falhas relacionadas ao calor. Captar 
imagens térmicas de um motor ao longo 
do tempo pode ser de grande valor, pois 
pode revelar, se um motor está entupido 
com poeira, que tenha falta de fase, que 
esteja desalinhado ou desbalanceado, 
ou até mesmo se seus rolamentos estão 
danificados, evitando com essas análi-
ses a queima desse motor ou a parada de 
algum processo por conta disso (FLUKE, 
2009). 
Além de inspeções termográficas em 
equipamentos mecânicos e elétricos, 
também existe uma ampla utilização 
em demais processos. Um exemplo é no 
diagnóstico de construções que pode-se 
utilizar o termovisor para inspeção de 
umidade em telhados, no qual, através 
da diferença de temperatura se compa-
rada a outros pontos do telhado, pode-se 
verificar vazamentos de água e demais 
danos nas estruturas causados por infil-
trações (FLUKE, 2009).
São vantagens de uma inspeção 
termográfica:
 excelente custo/ benefício – o cus-
to de uma inspeção termográfica em re-
lação à economia que ela proporciona é 
imensurável, pois um bom programa pre-
ventivo de inspeções periódicas e inter-
venções adequadas elimina a ocorrência 
de falhas imprevistas e paradas não pro-
gramadas. Além de minimizar a ocorrên-
cia de prejuízos materiais e até humanos;
 sem interrupção do processo pro-
dutivo – para apresentação de melhores 
resultados, as inspeções devem ser reali-
zadas nos períodos de plena atividade ou 
carga;
 segurança – as inspeções são reali-
zadas a distâncias seguras, sem necessi-
dade de contato físico entre a instalação 
e o inspetor, e permite maior segurança 
na estocagem de produtos; 
22 23
 rapidez – a inspeção termográfica 
é realizada com equipamentos portáteis, 
tornando-se um processo rápido e de 
alto rendimento. Em função de resulta-
dos instantâneos, possibilita a interven-
ção imediata, caso necessário;
 aumento da confiabilidade – há 
uma maior confiança no sistema de tra-
balho, reduzindo-se, assim, os itens em 
almoxarifado (SOUZA; PIRES; ALVES, 
2010).
Vale guardar...
A análise termográfica, sendo um pro-
cesso não destrutivo e que é realizado 
com o funcionamento da máquina com 
carga total, pode identificar o defeito 
logo em seu início, com a antecedência 
necessária que possibilite o planejamen-
to da parada do sistema e um reparo sim-
ples e de baixo custo (SANTOS, 2009).
24 2524
UNIDADE 5 - Ultrassom
Souza (2011) explica didaticamente que 
ultrassom corresponde a um som com fre-
quência de onda superior aos 20 KHz, e tem 
algumas aplicações, como a ultrassonogra-
fia, o ultrassom terapêutico e focando nosso 
curso, funciona como um Ensaio Não Des-
trutivo (END) (uma das técnicas utilizadas na 
inspeção de materiais e equipamentos sem 
danificá-los, sendo executados nas etapas 
de fabricação, construção, montagem e ma-
nutenção).
No meio científico, utiliza-se a palavra 
frequência para especificar uma grandeza 
física. Assim como no cotidiano, a frequên-
cia simboliza a quantidade de determinados 
eventos que ocorrem em um intervalo de 
tempo. No caso particular das ondas, a pala-
vra frequência caracteriza o número de osci-
lações de uma onda por um período de tem-
po. Ela é medida em Hertz, ou seja, número 
de eventos por segundo, em homenagem ao 
físico alemão Heinrich Hertz.
Há três tipos de ondas: mecânicas, eletro-
magnéticas e de matéria. As ondas mecâni-
cas dependem de um meio para se propagar, 
enquanto as eletromagnéticas não. Já as 
ondas de matéria representam o compor-
tamento de pequenas partículas, como elé-
trons e prótons.
Um exemplo de onda mecânica é o som 
(vibrações que tem como meio o ar). O som 
ouvido pelos seres humanos varia entre as 
faixas de frequência 20 Hz à 20 KHz, portan-
to, os sons que ultrapassam ou são inferiores 
a tais faixas, não conseguem ser percebidos 
pelo homem. Dentre tais sons, há o chamado 
ultrassom (SOUZA, 2011).
Voltando aos END, eles constituem uma 
das principais ferramentas do controle da 
qualidade de materiais e produtos, contri-
buindo para garantir a qualidade, reduzir os 
custos e aumentar a confiabilidadeda inspe-
ção. 
São largamente utilizadas nos setores pe-
tróleo/petroquímico, químico, aeronáutico, 
aeroespacial, siderúrgico, naval, eletrome-
cânico, papel e celulose, entre outros. Con-
tribuem para a qualidade dos bens e servi-
ços, redução de custo, preservação da vida 
e do meio ambiente, sendo fator de compe-
titividade para as empresas que os utilizam 
(ABENDE)
Os END incluem métodos capazes de pro-
porcionar informações a respeito do teor de 
defeitos de um determinado produto, das 
características tecnológicas de um material, 
ou ainda, da monitoração da degradação em 
serviço de componentes, equipamentos e 
estruturas.
Dentre os métodos mais usuais de END, 
além do ultrassom, podemos citar o ensaio 
visual, líquido penetrante, partículas magné-
ticas, radiografia (Raios X e Gama), correntes 
parasitas, análise de vibrações, termografia, 
emissão acústica, estanqueidade e análise 
de deformações.
5.1 Fundamentos e princí-
pios do ultrassom
Os sons produzidos em um ambiente 
qualquer refletem-se ou reverberam nas pa-
redes que constituem o ambiente, podendo 
ainda ser transmitidos a outros ambientes. 
Este fenômeno constitui o fundamento do 
ensaio por ultrassom de materiais.
24 2525
Assim como uma onda sonora reflete ao 
incidir num anteparo qualquer, a vibração ou 
onda ultrassônica também reflete quando 
percorre um meio elástico; do mesmo modo, 
a vibração ou onda ultrassônica refletirá ao 
incidir numa descontinuidade ou falha in-
terna de um meio considerado. Através de 
aparelhos especiais, é possível detectar as 
reflexões provenientes do interior da peça 
examinada, localizando e interpretando as 
descontinuidades.
O teste ultrassônico de materiais é feito 
com o uso de ondas mecânicas ou acústicas 
colocadas no meio em inspeção, ao contrá-
rio da técnica radiográfica, que usa ondas 
eletromagnéticas. O ensaio por ultrassom 
caracteriza-se por ser um método não des-
trutivo com o objetivo de detectar desconti-
nuidades internas, presentes nos mais varia-
dos tipos ou formas de materiais ferrosos ou 
não ferrosos.
As descontinuidades são caracterizadas 
pelo próprio processo de fabricação da peça 
ou por componentes, como por exemplo, 
bolhas de gás em fundidos, dupla laminação 
em laminados, microtrincas em forjados, es-
córias em uniões soldadas e muitos outros. 
Portanto, o exame ultrassônico, assim como 
todo exame não destrutivo, visa a diminuir o 
grau de incerteza na utilização de materiais 
ou peças de responsabilidade.
Um pulso ultrassônico é gerado e transmi-
tido através de um transdutor especial, en-
costado ou acoplado ao material. Os pulsos 
ultrassônicos refletidos por uma desconti-
nuidade, ou pela superfície oposta da peça, 
são captados pelo transdutor, convertidos 
em sinais eletrônicos e mostrados na tela 
LCD ou em um tubo de raios catódicos (TRC) 
do aparelho. Os ultrassons são ondas acústi-
cas com frequências acima do limite audível. 
Normalmente, as frequências ultrassônicas 
situam-se na faixa de 0,5 a 25 MHz.
Geralmente, as dimensões reais de um 
defeito interno podem ser estimadas com 
uma razoável precisão, fornecendo meios 
para que a peça ou componente em questão 
possa ser aceito, ou rejeitado, baseando-se 
em critérios de aceitação da certa norma 
aplicável. Utiliza-se ultrassom também para 
medir espessura e determinar corrosão com 
extrema facilidade e precisão (INSPECON, 
2010).
Aparelho de ultrassom 
industrial
Os princípios físicos que regem o ensaio 
por ultrassom são a dispersão, a absorção, 
a atenuação sônica e a divergência do feixe 
sônico.
a) Dispersão – a dispersão do feixe sô-
nico deve-se ao fato de a matéria não ser 
totalmente homogênea e conter interfaces 
naturais de sua própria estrutura ou que são 
provocadas pelo processo de fabricação. 
26 27
Como exemplo citam-se os fundidos, que 
apresentam grãos de grafite e ferrita com 
propriedades elásticas distintas. A mudança 
das características elásticas de ponto num 
mesmo material é chamada anisotropia, que 
é mais significativa quando o tamanho do 
grão é de 1/10 do comprimento de onda.
b) Absorção – absorção é a energia ce-
dida pela onda para que cada partícula do 
meio execute um movimento de oscilação, 
transmitindo vibração às outras partículas 
do próprio meio; esse fenômeno ocorre sem-
pre que uma vibração acústica percorre um 
meio elástico.
c) Atenuação sônica – a onda sônica, 
ao percorrer um material qualquer, sofre em 
sua trajetória efeitos de dispersão e absor-
ção que resultam na redução da sua energia. 
Os resultados dos efeitos de dispersão e ab-
sorção, quando somados, resultam na ate-
nuação sônica.
Na prática, esse fenômeno pode ser vi-
sualizado na tela do aparelho de ultrassom, 
quando se observam vários ecos de reflexão 
de fundo provenientes de uma peça com su-
perfícies paralelas. As alturas dos ecos dimi-
nuem com a distância percorrida pela onda.
A atenuação sônica é importante quan-
do se inspecionam peças em que este fator 
pode inviabilizar o ensaio. Soldas em aços 
inoxidáveis austeníticos e peças forjadas em 
aços inoxidáveis são exemplos clássicos des-
ta dificuldade. O controle e avaliação da ate-
nuação nestes casos é razão para justificar 
procedimentos de ensaio especiais. Alguns 
valores de atenuação podem ser encontra-
dos num quadro extraído do livro de Krau-
tkramer “Ultrasonic Testing of Materials”.
d) Divergência do feixe sônico – a 
divergência é um fenômeno físico respon-
sável pela perda de parte da intensidade 
ou energia da onda sônica; a divergência se 
pronuncia à medida que a fonte emissora é 
afastada das vibrações acústicas. Tal fenô-
meno pode ser observado ao detectar um 
defeito pequeno com o feixe ultrassônico 
central do transdutor; nesta condição, a am-
plitude do eco na tela do aparelho é máxima. 
No entanto, quando o transdutor é afastado 
lateralmente ao defeito, a amplitude dimi-
nui, indicando uma queda na sensibilidade 
de detecção do mesmo defeito. A diferença 
de sensibilidade ou altura do eco de reflexão 
entre a detecção do defeito com o feixe ul-
trassônico central e a detecção do mesmo 
defeito com a borda do feixe ultrassônico é 
considerável.
5.2 Aplicações do ultrassom
É largo o campo de aplicação do utrassom 
ou área de abrangência, indo de transfor-
madores, passando por painéis, motores, 
geradores, cabos e terminações; isoladores; 
barramentos; barramentos blindados; relés; 
disjuntores; muflas/ terminações; caixas de 
passagem; outros equipamentos elétricos.
As aplicações deste ensaio não destrutivo 
são inúmeras: soldas, laminados, forjados, 
fundidos, ferrosos e não ferrosos, ligas me-
tálicas, vidro, borracha, materiais compos-
tos, tudo permite ser analisado por ultras-
som. Indústria de base (usinas siderúrgicas) 
e de transformação (mecânicas pesadas), 
indústria automobilística, transporte maríti-
mo, ferroviário, rodoviário, aéreo e aeroes-
pacial: todos utilizam ultrassom. Mesmo em 
hospitais, a primeira imagem de um feto hu-
mano é obtida por ultrassom. Modernamen-
te, o ultrassom é utilizado na manutenção 
industrial, na detecção preventiva de vaza-
mentos de líquidos ou gases, falhas opera-
cionais em sistemas elétricos (efeito corona), 
26 27
vibrações em mancais e rolamentos, etc. O 
ensaio ultrassônico é, sem sombra de dúvi-
das, o método não destrutivo mais utilizado 
e o que apresenta o maior crescimento para 
a detecção de descontinuidades internas 
nos materiais (INSPECON, 2010).
Três problemas básicos que podem 
ser detectados pelo equipamento de ul-
trassom seriam:
 o arco elétrico – que ocorre toda vez 
que existe uma disrupção do ar, seguido de 
passagem de corrente. A maior parte das fal-
tas em sistemas elétricos industriais ocorre 
por falha de isolação, ou seja, através de arco;
 corona – ocorre quando a tensãoem 
um condutor elétrico excede o gradiente de 
potencial do ar que circunda este condutor e 
começa a ionizá-lo e formar uma nuvem azul 
ou púrpura ao redor;
 descargas Elétricas (embrionárias 
– descargas parciais) – conhecidas como 
“baby arcing” (arco embrionário), ocorre 
quando há perda de isolação e esta perda de 
isolação estabelece um caminho para cor-
rentes (descargas) elétricas de baixa inten-
sidade que não podem ser identificadas por 
dispositivos de proteção convencionais (EN-
GEPOWER, 2009).
Ferramenta indispensável para garantia 
da qualidade de peças de grandes espessu-
ras, com geometria complexa de juntas sol-
dadas e chapas, essa técnica é aplicada na 
indústria moderna, principalmente nas áre-
as de caldeiraria e estruturas marítimas. Na 
maioria dos casos, os ensaios são aplicados 
em aços carbono e em menor porcentagem 
nos aços inoxidáveis, bem como materiais 
não ferrosos podem ser examinados por 
ultrassom, mas requerem procedimentos 
especiais, existindo vantagens e desvanta-
gens, a saber:
Vantagens
- Alta sensibilidade na detectabilidade de pequenas descontinuidades internas, 
como trincas devido a tratamento térmico, fissuras e outros de difícil detecção por 
ensaio de radiações penetrantes (radiografia ou gamagrafia).
- Para interpretação das indicações, o ensaio por ultrassom dispensa processos 
intermediários, agilizando a inspeção. No caso de radiografia ou gamagrafia, existe 
a necessidade do processo de revelação do filme, que, via de regra, demanda tempo 
para o informe de resultados.
- Ao contrário dos ensaios por radiações penetrantes, o ensaio por ultrassom não 
requer planos especiais de segurança ou quaisquer acessórios para sua aplicação.
- A localização, a avaliação do tamanho e a interpretação das descontinuidades 
encontradas são fatores intrínsecos ao exame ultrassônico, enquanto que outros 
exames não definem tais fatores. Por exemplo, um defeito mostrado num filme 
radiográfico define o tamanho do defeito mas não sua profundidade e em muitos 
casos este é um fator importante para proceder a um reparo.
28 29
5.3 Componentes e funcio-
namento de um ultrassom
Basicamente, o aparelho de ultrassom 
contém circuitos eletrônicos especiais, 
que permitem transmitir ao cristal pie-
zelétrico, através do cabo coaxial, uma 
série de pulsos elétricos controlados, 
que são transformados pelo cristal em 
ondas ultrassônicas. Da mesma forma, 
sinais captados no cristal são mostra-
dos na tela do tubo de raios catódicos em 
forma de pulsos luminosos denominados 
ecos, que podem ser regulados tanto na 
amplitude quanto na posição na tela gra-
duada. Os ecos constituem o registro das 
descontinuidades encontradas no inte-
rior do material.
Em geral, os fabricantes oferecem vá-
rios modelos de aparelhos com maiores 
ou menores recursos técnicos; entre-
tanto, alguns controles e funções bási-
cas devem existir para que sua utilização 
seja possível. Esses controles são refe-
rentes a escolha da função, potência de 
emissão, ganho, escala e velocidade de 
propagação.
Todo aparelho possui entradas de co-
nectores dos tipos BNC (aparelhos de 
procedência norte-americana) ou Lemo 
(aparelhos de procedência alemã), para 
permitir transdutores dos tipos mono-
cristal e duplo-cristal.
A potência de emissão está diretamen-
te relacionada à amplitude de oscilação 
do cristal ou tamanho do sinal transmi-
tido. Em geral, os aparelhos apresentam 
níveis de potência controláveis por uma 
chave seletora com posições em número 
de 2 até 5.
O ganho está relacionado com a ampli-
tude do sinal na tela ou amplificação do 
sinal recebido pelo cristal. Os aparelhos 
apresentam um ajuste fino e um grossei-
ro, calibrados em decibéis, num mesmo 
botão de controle ou separadamente.
As graduações na tela do aparelho po-
dem ser modificadas, conforme a neces-
Desvantagens
- Apresenta algumas desvantagens, como a exigência de grande conhecimento 
teórico e experiência por parte do inspetor, além do preparo da superfície; o re-
gistro permanente do teste não é facilmente obtido; faixas de espessuras muito 
finas constituem uma dificuldade para aplicação do método; em alguns casos de 
inspeção de solda existe a necessidade da remoção total do reforço da solda, o que 
demanda tempo de fábrica.
- O ensaio por ultrassom de materiais com ondas superficiais é aplicado com seve-
ras restrições, pois somente são observados defeitos de superfície; para detectar 
este tipo de descontinuidade, existem ensaios não destrutivos mais simples, como 
os ensaios por líquidos penetrantes e por partículas magnéticas, que em geral são 
de custo e complexidade inferiores aos do ensaio por ultrassom.
28 29
sidade, por meio do controle de escala 
calibrada em faixas fixas com variações 
de 10, 50, 250 e 1.000mm.
Quando a velocidade de propagação é 
alterada no aparelho, nota-se claramen-
te que o eco de reflexão produzido por 
uma interface muda de posição na tela 
do osciloscópio, permanecendo o eco 
original em sua posição inicial. O apare-
lho de ultrassom é basicamente ajustado 
para medir o tempo de percurso do som 
na peça ensaiada por meio da relação S = 
v x t, onde o espaço percorrido S é pro-
porcional ao tempo t e à velocidade de 
propagação v.
A unidade de medida do material tam-
bém pode ser ajustada em centímetros, 
metros, etc. Dependendo do modelo e do 
fabricante do aparelho, pode existir um 
controle específico da velocidade ou, na 
maioria dos casos, um controle que tra-
balha junto com o da escala do aparelho. 
Nesse caso, existe uma graduação de ve-
locidade em metros por segundo em re-
lação aos diferentes materiais de ensaio 
por ultrassom.
Os componentes principais do equipa-
mento de ultrassom são os cristais e os 
transdutores.
 Cristais são materiais que apresen-
tam o efeito piezelétrico responsável por 
transformar a energia elétrica alternada 
em oscilação mecânica e a energia mecâ-
nica em elétrica. Os cristais são monta-
dos sobre uma base que funciona como 
suporte ou bloco amortecedor. Tipos de 
cristais são quartzo, sulfato de lítio, tita-
nato de bário e metaniobato de chumbo.
 O transdutor, também chamado de 
cabeçote, é formado pelos cristais, pe-
los eletrodos e pela carcaça externa. Um 
transdutor emite um impulso ultrassôni-
co que atravessa o material e reflete nas 
interfaces, originando o eco. O eco retor-
na ao transdutor e gera o sinal elétrico 
correspondente.
O transdutor pode ser classifica-
do em três tipos: normal ou reto, 
angular e duplo-cristal:
a) O transdutor normal ou reto é o 
chamado cabeçote monocristal gerador 
de ondas longitudinais perpendiculares 
à superfície de acoplamento. É construí-
do a partir de um cristal piezelétrico com 
uma das faces colada num bloco rígido 
denominado amortecedor e outra face 
protegida por uma membrana de borra-
cha ou por uma resina especial. O bloco 
amortecedor serve de apoio para o cris-
tal e absorve as ondas emitidas pela face 
colada a ele. A face de contato do trans-
dutor com a peça deve ser protegida con-
tra desgaste mecânico por meio de mem-
branas de borracha finas e resistentes ou 
camadas fixas de epóxi enriquecido com 
óxido de alumínio. Em geral, os transdu-
tores normais são circulares, com diâme-
tro de 5 a 24 mm, com frequência de 0,5, 
1, 2, 2,5, 4,5 e 6 MHz. Outros diâmetros e 
frequências existem, porém para aplica-
ções especiais.
b) O transdutor angular é assim 
chamado em razão de o cristal formar 
um determinado ângulo em relação à su-
perfície do material. O ângulo é obtido 
pela inserção de uma cunha de plástico 
entre o cristal piezelétrico e a superfí-
cie. A cunha pode ser fixa, sendo então 
englobada pela carcaça, ou intercambi-
ável; neste último caso, um transdutor 
normal é preso com parafusos que fixam 
30 31
a cunha à carcaça. Umavez que a práti-
ca é trabalhar com diversos ângulos (35, 
45, 60, 70 e 80 graus), a solução de um 
único transdutor com várias cunhas é 
mais econômica; no entanto, é necessá-
rio maior cuidado no manuseio. O ângulo 
nominal, sob o qual o feixe ultrassônico 
penetra no material, vale somente para 
inspeção de peças de aço; se o material 
for outro, determina-se o ângulo real de 
penetração por meio de blocos de cali-
bração feitos desse mesmo material. A 
mudança do ângulo deve-se à mudança 
de velocidade no meio. O cristal piezelé-
trico somente recebe ondas ou impulsos 
ultrassônicos que penetram na cunha na 
direção paralela à de emissão, em senti-
do contrário. A cunha de plástico funcio-
na como amortecedor para o cristal pie-
zelétrico após a emissão dos impulsos. O 
transdutor angular apresenta sapatas de 
acrílico feitas para proporcionar ângulos 
de transmissão bem definidos. Entretan-
to, o uso contínuo e o consequente des-
gaste das sapatas poderão alterar o de-
sempenho do transdutor. Esse problema 
pode ser agravado quando a pressão do 
dedo do operador incidir sobre as bordas 
do transdutor, fazendo com que o des-
gaste ocorra de modo irregular e alteran-
do significativamente o ângulo nominal.
c) O transdutor duplo-cristal é o 
mais indicado e largamente utilizado nos 
procedimentos de medição de espessu-
ra por ultrassom. Apresenta dois cristais 
incorporados na mesma carcaça, leve-
mente inclinados em relação à superfície 
de contato e separados por um material 
acústico isolante. Cada um deles funcio-
na somente como emissor ou somente 
como receptor, sendo indiferente qual 
deles exerce cada uma das funções. Os 
cristais são conectados ao aparelho de 
ultrassom por um cabo duplo; o aparelho 
deve ser ajustado para trabalhar com dois 
cristais. Os cristais são montados sobre 
blocos feitos de plástico especial de bai-
xa atenuação. Devido a essa inclinação, 
os transdutores duplos não podem ser 
usados para qualquer profundidade, pois 
fora da zona de inclinação a sensibilidade 
se reduz. Possuem sempre uma faixa de 
inspeção ótima, que deve ser observada. 
Em certos casos, os transdutores duplos 
são utilizados com focalização, isto é, o 
feixe é concentrado em uma determina-
da zona do material para a qual se deseja 
máxima sensibilidade.
Existem problemas de inspeção que 
não podem ser resolvidos nem com trans-
dutores retos nem com angulares. Quan-
do se trata de inspecionar ou medir ma-
teriais de reduzida espessura, ou quando 
se deseja detectar descontinuidades 
logo abaixo da superfície do material, a 
zona morta existente na tela do apare-
lho impede uma resposta clara. O cristal 
piezelétrico recebe uma resposta num 
espaço de tempo curto após a emissão, e 
suas vibrações não são amortecidas su-
ficientemente. Neste caso, somente um 
transdutor duplo-cristal, capaz de sepa-
rar a emissão da recepção pode ajudar.
De todo modo, para realizar a inspe-
ção, o transdutor deve ser acoplado à 
peça; quando isso é feito, estabelece-
-se uma camada de ar entre a sapata do 
transdutor e a superfície da peça. Esta 
camada ar impede que as vibrações me-
cânicas produzidas pelo transdutor se 
propaguem para a peça em razão das ca-
racterísticas acústicas (impedância acús-
tica) muito diferentes das do material a 
30 31
inspecionar. Por esta razão, deve-se usar 
um líquido que estabeleça uma redução 
desta diferença e permita a passagem 
das vibrações para a peça. Esse líquido, 
denominado líquido acoplante, é escolhi-
do em função do acabamento superficial 
da peça, de condições técnicas e tipo da 
peça (INFOSOLDA, 2013; SENAI, 1997).
Guarde...
As aplicações deste ensaio – ultras-
som – são inúmeras: soldas, laminados, 
forjados, fundidos, ferrosos e não ferro-
sos, ligas metálicas, vidro, borracha, ma-
teriais compostos, tudo permite ser ana-
lisado por ultrassom. Na manutenção, é 
aplicado na detecção de vazamentos de 
líquidos ou gases, falhas operacionais em 
sistemas elétricos, vibrações em mancais 
e rolamentos.
32 3332
UNIDADE 6 - Espectrografia
Também conhecida como Análise Espec-
trográfica, essa técnica, embora preditiva, 
é aplicada ao seguimento veicular, isto é, 
quando se deseja monitorar veículos de pas-
seio, tratores, caminhos, empilhadeiras, etc.
O princípio básico partilhado por todas as 
técnicas espectroscópicas se resume basica-
mente em um feixe de radiação eletromag-
nética direcionado para uma determinada 
amostra e, na sequência, observa-se como a 
amostra se comporta a um determinado es-
tímulo. A resposta obtida normalmente é re-
gistrada como uma função do comprimento 
de onda da radiação, em função do compri-
mento de onda, sendo conhecido como um 
espectro (GUIMARÃES, 2013).
De uma maneira geral, as técnicas espec-
troscópicas fornecem informações detalha-
das sobre os níveis de energia das espécies 
em estudo, particularmente no caso da es-
pectroscopia vibracional, na qual os espec-
tros representam a “impressão digital” das 
moléculas devido à maior riqueza de deta-
lhes proporcionada pelos níveis de energia 
vibracionais (FARIA, 1997).
A espectroscopia Raman estuda a inte-
ração da radiação eletromagnética com a 
matéria, sendo um dos seus principais obje-
tivos a determinação dos níveis de energia 
vibracional de átomos ou moléculas. Tam-
bém é possível obter informações sobre a 
estrutura molecular e as ligações químicas 
presentes. Nas moléculas, a região espectral 
onde as transições são observadas depende 
do tipo de níveis envolvidos, eles podem ser 
eletrônicos, vibracionais ou rotacionais (SIL-
VA, 2005).
Segundo Pereira (2010), a espectrografia 
investiga a natureza química de uma subs-
tância pelo exame do seu espectro, deno-
minado “Espectro de Fraunhofer”, mas há 
indícios que ela não possui a precisão exigida 
quando aplicada a partículas maiores da or-
dem de 10 micra (0,010 mm), o que também 
é dito por Medeiros (2010) em estudo que 
utilizou a espectroscopia Raman para moni-
torar a cura de tinta epóxi aplicadas em tan-
ques de armazenamento de petróleo.
Conforme Medeiros (2010, p. 2), é impor-
tante ressaltar que os artigos que utilizam a 
espectroscopia Raman ao invés de DSC para 
estudar a cura de resinas termofixas, são 
muito recentes e sua metodologia de análise 
ainda se encontra em desenvolvimento.
Fitch (2004) é outro autor que colabora 
com as apreciações acima ao ressaltar que a 
análise espectrográfica tem sido usada des-
de a Segunda Guerra Mundial para estabe-
lecer e quantificar a presença de metais de 
desgaste a aditivos nos óleos lubrificantes e 
fluidos hidráulicos, mas com ressalvas.
Tem havido muitos estudos conflitantes 
em relação à utilidade e precisão da análise 
espectrográfica. Os que duvidam dizem que 
a técnica não pode detectar partículas maio-
res do que 10 micra e que não determina 
dados quantitativos referentes a tamanho 
e contagem de partículas. Um estudo publi-
cado na revista Lubrication Engineering 
envolvendo mais de 150 amostras de óleo 
usado coletadas de caixas de engrenagens 
industriais, compressores, transmissões e 
sistemas hidráulicos, concluiu que:
1) Altos níveis de contaminação nesses 
sistemas contribui para níveis maiores de 
desgaste, aceleram o processo de desgaste 
32 3333
e resultam em falha prematura.
2) Quando a análise de metais sozinha 
(confrontada com monitoramento de con-
taminante) indica aumento de desgaste, o 
processo abrasivo pode ser irreversível e o 
sistema pode, de fato, estar no ponto de fa-
lha total.
3) É interessante notar que os resulta-
dos da análise espectroscópica do desgaste 
de metais não mudaram significativamente 
(apesar da filtragem altamente melhorada), 
entretanto, foi obtida uma redução geral no 
desgaste total depois de vários meses de 
monitoramento do sistema.
Outro estudo ainda mostrouque “a análi-
se espectográfica não previu a falha de com-
ponentes banhados a óleo da aeronave”. 
Surpreendentemente, depois de analisar 
uma amostra de óleo de um gerador elétrico 
em outro relatório, os resultados especto-
gráficos indicaram “sem maiores problemas”. 
De fato, a amostra foi colhida depois da falha 
total, um ponto em que níveis exorbitantes 
de metal de desgaste deveriam ter sido de-
tectados (FITCH, 2004).
34 3534
UNIDADE 7 - Hidráulica e Análise 
de Pressões
7.1 Hidráulica 
O termo hidráulica derivou-se da raiz 
grega hidro, que tem o significado de água, 
por essa razão entendem-se por hidráulica 
todas as leis e comportamentos relativos à 
água ou outro fluido, ou seja, hidráulica é o 
estudo das características e uso dos fluidos 
sob pressão (SANTOS, 2010).
Experiências têm mostrado que a hidráu-
lica vem se destacando e ganhando espaço 
como um meio de transmissão de energia 
nos mais variados segmentos do mercado.
Algumas definições importantes:
 força – é qualquer influência capaz de 
produzir uma alteração no movimento de um 
corpo. Temos como unidade de medida de 
força o Newton (N);
 resistência – é a força que pode parar 
ou retardar o movimento de um corpo. Exem-
plos de resistência são: o atrito e a inércia;
 energia – é uma força que pode causar 
o movimento de um corpo;
 lei da conservação de energia – diz 
que a energia não pode ser criada nem des-
truída, embora ela possa passar de uma for-
ma à outra. Por exemplo: quando desejamos 
realizar uma multiplicação de forças, signifi-
ca que teremos o pistão maior, movido pelo 
fluido deslocado pelo pistão menor, sendo 
que a distância de cada pistão é inversa-
mente proporcional às suas áreas. O que se 
ganha em relação à força tem que ser sacrifi-
cado em distância ou velocidade;
 trabalho – é o movimento de um obje-
to através de uma determinada distância;
 potência – a unidade para medir “potên-
cia” é o Nm/s. James Watt, o inventor da má-
quina a vapor, quis comparar a quantidade de 
potência que a sua máquina poderia produzir 
com a potência produzida por um cavalo. Por 
métodos experimentais, Watt descobriu que 
um cavalo poderia erguer 250kgf à altura de 
30,5cm em um segundo;
 fluido hidráulico – é o elemento vital 
de um sistema hidráulico industrial. Ele é um 
meio de transmissão de energia, um lubrifi-
cante, um vedador e um veículo de transfe-
rência de calor (SANTOS, 2010).
7.2 Bombas hidráulicas
São máquinas de fluxo, cuja função é for-
necer energia para a água, a fim de recalcá-la 
(elevá-la), através da conversão de energia 
mecânica de seu rotor proveniente de um 
motor a combustão ou de um motor elétrico.
A característica básica da bomba centrí-
fuga ou radial é trabalhar com pequenas va-
zões a grandes alturas, com predominância 
de força centrífuga; são as mais utilizadas 
atualmente.
A Altura manométrica da instalação é de-
finida como sendo a altura geométrica (soma 
das alturas de sucção e recalque) da instala-
ção mais as perdas de carga ao longo da tra-
jetória do fluxo. Fisicamente, é a quantidade 
de energia hidráulica que a bomba deverá 
fornecer à água, para que esta seja recalca-
da a uma certa altura, vencendo, inclusive, 
as perdas de carga, que referem-se à energia 
perdida pelo fluido no seu deslocamento por 
alguma tubulação. Essa perda de energia é 
provocada por atritos entre o fluido e as pa-
redes da tubulação, devido a sua rugosidade. 
34 3535
Portanto, ao projetar uma estação de bom-
beamento, deve-se considerar essa perda 
de energia.
Cavitação, por sua vez, é um fenômeno 
semelhante à ebulição, que pode ocorrer na 
água durante um processo de bombeamen-
to, provocando estragos, principalmente no 
rotor e palhetas, e é identificado por ruídos 
e vibrações. Para evitar tal fenômeno, de-
vem-se analisar o NPSH requerido e o NPSH 
disponível.
O NPSH (Net Positive Succion Head) dis-
ponível refere-se à “carga energética líqui-
da e disponível na instalação” para permitir 
a sucção do fluido, ou seja, diz respeito às 
grandezas físicas associadas à instalação e 
ao fluido.
O ideal seria a bomba afogada, pois está 
sempre cheia com produto a bombear, evi-
tando aeração ou cavitação. Para as bombas 
não afogadas é recomendável afogá-la, por 
meio de sistemas de enchimento e retenção 
do produto no interior da bomba e da tubula-
ção, evitando assim problemas de funciona-
mento, conforme ilustrado abaixo:
Dentre os problemas que pode surgir 
em relação às bombas, Santos (2010) 
cita os seguintes:
 gaxeta danificada, causando vazamen-
to ou entrada de ar;
 selos mecânicos com vazamento;
 rotor entupido (recomenda-se a instala-
ção de filtros na entrada da bomba);
 junta da tampa danificada, provocando 
a entrada de ar;
 sando ineficiência;
 acoplamento folgado no eixo ou com 
“borrachas ou grades” danificadas;
 rotor folgado no eixo;
 chavetas desgastadas;
 bucha da gaxeta desgastada;
 eixo torto ou quebrado;
 rotor em atrito com a tampa, causando 
barulho e desgaste;
 bomba girando ao contrário quando 
desliga (recomenda-se a instalação de vál-
vula de retenção no recalque da bomba);
 rolamento e retentores danificados;
36 37
 tampa ou carcaça furada.
7.3 Bombas de engrenagens
Bombas de engrenagens são bombas de 
deslocamento positivo, especificadas para 
a movimentação de fluidos viscosos que 
não contenham em si partículas sólidas em 
suspensão. Não são adequadas para o bom-
beamento de água. Também não são apro-
priadas para a movimentação de líquidos 
contaminados por sólidos (exemplos: óleos 
residuais, ceras industriais com aditivos me-
tálicos, pastas contendo talco ou carga mi-
neral). Para isso, emprega-se outras famílias 
de bombas: pneumática, de palhetas, heli-
coidais, lóbulos, etc.
São defeitos que podem surgir com 
as bombas de engrenagem:
 eixo travado quando o mancal é com bu-
chas;
 rolamentos danificados;
 bomba travada em função de produto 
solidificado (existem bombas com camisa de 
vapor para diminuir este problema);
 acoplamento danificado;
 falta de pressão (as juntas devem ter a 
menor espessura possível, diminuindo assim 
este problema);
 muito ruído em função de engrenagens 
danificadas;
 vazamento nas gaxetas;
 chaveta desgastada.
7.4 Caldeiras a vapor
Segundo a NR 13, caldeiras a vapor são 
equipamentos destinados a produzir e acu-
mular vapor sob pressão superior à atmos-
férica, utilizando qualquer fonte de energia, 
excetuando-se os refervedores e equipa-
mentos similares utilizados em unidades de 
processo.
É um recipiente com a função de produzir 
vapor através do aquecimento da água. As 
caldeiras em geral são empregadas para ali-
mentar máquinas térmicas, autoclaves, tro-
cadores de calor, tanques de cozimento, etc. 
(SANTOS, 2010).
O vapor pode ser usado em diversas con-
dições tais como: baixa pressão, alta pres-
são, saturado, superaqueci¬do, etc. Ele pode 
ser produzido também por diferentes ti¬pos 
de equipamentos, nos quais estão incluídas 
as caldeiras com diversas fontes de energia.
Para efeito da NR-13, serão considerados, 
como “caldeiras” todos os equipamentos que 
simultaneamente geram e acumulam vapor 
de água ou outro fluido.
As caldeiras ditas flamotubulares são 
aquelas em que os gases provenientes da 
combustão “fumos” (gases quentes e/ou 
gases de exaustão) atravessam a caldeira 
no interior de tubos que se encontram cir-
cundados por água, cedendo calor a esta. 
Enquanto as caldeiras aquatubulares são 
as mais comuns tratando-se de plantas ter-
melétricas ou geração de energia elétrica em 
geral, exceto em unidades de pequeno porte 
(SANT0S, 2010).
Dentre as falhas que podem ocorrer 
com essas caldeiras, citam-se:
 superaquecimento – é ocasionado 
por incrustações ou camadas de vapor de-
positadas