04 - TÉCNICAS AVANÇADAS DE MANUTENÇÃO

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MATERIAL DIDÁTICO 
 
 
TÉCNICAS AVANÇADAS DE 
MANUTENÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
CREDENCIADA JUNTO AO MEC PELA 
PORTARIA Nº 1.004 DO DIA 17/08/2017 
 
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Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de 
direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios 
eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e 
recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 
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SUMÁRIO 
 
UNIDADE 1 – INTRODUÇÃO ............................ ......................................................... 3 
UNIDADE 2 – ANÁLISE VIBRACIONAL.................... ................................................ 5 
2.1 DO SURGIMENTO AOS DIAS ATUAIS ......................................................................... 5 
2.2 CONCEITO E APLICAÇÕES ...................................................................................... 8 
2.2.1 O uso da bancada RLAM .......................................................................... 13 
UNIDADE 3 – TRIBOLOGIA E FERROGRAFIA .............. ........................................ 17 
3.1 A TRIBOLOGIA .................................................................................................... 17 
3.2 A FERROGRAFIA ................................................................................................. 21 
3.3 O PROCESSO E TIPOS DE ANÁLISE DA FERROGRAFIA .............................................. 22 
3.3.1 Exame Analítico (AN) ................................................................................ 23 
3.3.2 Exame Quantitativo (DR) .......................................................................... 25 
UNIDADE 4 – TERMOGRAFIA ........................... ..................................................... 27 
4.1 APLICAÇÕES ELÉTRICAS ...................................................................................... 28 
4.2 APLICAÇÕES MECÂNICAS ..................................................................................... 30 
UNIDADE 5 – ULTRASSOM ............................. ....................................................... 32 
5.1 FUNDAMENTOS E PRINCÍPIOS DO ULTRASSOM ....................................................... 33 
5.2 APLICAÇÕES DO ULTRASSOM ............................................................................... 36 
5.3 COMPONENTES E FUNCIONAMENTO DE UM ULTRASSOM ......................................... 39 
UNIDADE 6 – ESPECTROGRAFIA ........................ .................................................. 44 
UNIDADE 7 – HIDRÁULICA E ANÁLISE DE PRESSÕES ...... ................................ 46 
7.1 HIDRÁULICA ....................................................................................................... 46 
7.2 BOMBAS HIDRÁULICAS ........................................................................................ 47 
7.3 BOMBAS DE ENGRENAGENS ................................................................................. 49 
7.4 CALDEIRAS A VAPOR ........................................................................................... 49 
UNIDADE 8 – LUBRIFICAÇÃO .......................... ...................................................... 53 
8.1 TIPOS DE LUBRIFICANTES .................................................................................... 53 
8.2 CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DOS ÓLEOS LUBRIFICANTES ........................... 55 
8.3 PROGRAMA DE LUBRIFICAÇÃO ............................................................................. 58 
UNIDADE 9 – PNEUMÁTICA ............................ ....................................................... 62 
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 65 
 
 
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UNIDADE 1 – INTRODUÇÃO 
 
Ao conjunto de cuidados técnicos indispensáveis para que as máquinas de 
um parque industrial, bem como outros instrumentos, instalações e ferramentas 
funcionem de maneira regular e permanente, pertencem ações como a conservação, 
a adequação, restauração, substituição e prevenção. São exemplos básicos de 
conservação, a lubrificação de uma engrenagem; 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 amplo. Em cada equipamento ou instalação é possível encaixar pelo 
menos um tipo de aplicação, dentre as quais, por mais conhecidas e usuais, podem-
se destacar: Análise Vibracional, Ferrografia, Termografia, Ultrasonografia e Análise 
de Pressões. 
Pode-se destacar, ainda, a manutenção preditiva como importante 
ferramenta de apoio em modernos programas de manutenção, como na TPM (Total 
Productive Maintenance), onde é de fundamental importância no Pilar de 
Manutenção Planejada (LIMA; SALLES, 2006). 
Outra importante contribuição da manutenção preditiva refere-se às 
características de produto e processos que podem ser monitorados através de 
parâmetros específicos de equipamentos ou instalações, os quais podem ser 
vinculados à frequência da manutenção preditiva. 
São essas técnicas e sua aplicabilidade prática que veremos ao longo desta 
apostila. 
Ressaltamos em primeiro lugar que embora a escrita acadêmica tenha como 
premissa 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 menos científicos. Em segundo lugar, 
deixamos claro que este módulo é uma compilação das ideias de vários autores, 
incluindo aqueles que consideramos clássicos, não se tratando, portanto, de uma 
redação original e tendo em vista o caráter didático da obra, não serão expressas 
opiniões pessoais. 
 
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Ao final do módulo, além da lista de referências básicas, encontram-se 
outras que foram ora utilizadas, ora somente consultadas, mas que, de todo modo, 
podem servir para sanar lacunas que por ventura venham a surgir ao longo dos 
estudos. 
 
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UNIDADE 2 – ANÁLISE VIBRACIONAL 
 
2.1 Do surgimento aos dias atuais 
O conceito básico de análise vibracional consiste em análise de sistemas 
rotacionais (como motores, etc.), medindo sua vibração e comparando com gráficos 
de valores preestabelecidos, nos quais é possível avaliar rolamentos e os 
componentes periféricos aos rolamentos. 
A medição e análise vibracional teve início efetivo na década de 1970, com o 
desenvolvimento da indústria petroquímica que gerou a necessidade de implantação 
de sistemas de proteção de turbo máquinas. 
As vibrações eram medidas através de analisadores com filtro sintonizável, 
gravadores de fita magnética e analisadores de espectro.Houve o surgimento da 
tecnologia de minicomputadores, que era frágil e difícil de ser mantida em ambiente 
industrial. 
Numa breve retrospectiva proposta por Santos (2010) temos que: 
Nas décadas de 1970 e 1980 eram utilizados medidores analógicos 
nacionais e importados operados à bateria, e os modelos com filtro, que permitiam o 
balanceamento de campo com uso de luz estroboscópica. Também havia os 
analisadores espectrais que exigiam o uso de gravação em fita magnética em 
campo e posterior reprodução em laboratório. 
De 1985 a 1994 ocorreu a implantação da manutenção preditiva em grandes 
empresas, interessadas em identificar o tipo de falha e o período estimado para ela 
ocorrer. Com ela, surgiram os primeiros analisadores FFT (Fast Fourier Transform1) 
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, apareceram os coletores portáteis de vibração. 
De 1994 a 2003, ocorreu um investimento vertiginoso das empresas em 
sistemas de manutenção preditiva, muitas vezes sem o correspondente investimento 
 
1 É um algoritmo eficiente para se calcular a Transformada discreta de Fourier (DFT) e a sua inversa. 
As Transformadas rápidas de Fourier são de grande importância em uma vasta gama de aplicações, 
de Processamento digital de sinais para a resolução de equações diferenciais parciais a algoritmos 
para multiplicação de grandes inteiros. 
 
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em desenvolvimento de recursos humanos necessários para a obtenção de 
resultados consistentes. 
Desde 2003, o diagnóstico é considerado 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 confiabilidade (PRM) é o passo seguinte a um 
bom programa de manutenção preditiva. 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 de 
seus ativos. 
Nessa caminhada tivemos da chave de fenda (coloca-se a ponta da chave 
no ponto que se deseja checar [ouvir] e, encostando o ouvido no cabo da chave, 
ouve-se o ruído) ao estetoscópio que veio substituí-la até medidores, analisadores, 
monitores e transmissores de vibração. 
 
 
 
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Analisador de vibração 
 
Abaixo tem-se um modelo simplificado para registro de vibrações 
 
• Os pontos A, B, C, são os locais determinados para a medição. Os 
sensores dos aparelhos devem ser encostados nestes pontos. 
• Além deste controle, deve existir uma pasta com toda documentação 
pertinente à máquina (cópia da nota fiscal, catálogo, desenhos e outros). 
 
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• 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 movimento que se repete após um intervalo 
de tempo pode ser denominado vibração. 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 equilíbrio 
é definida como vibração. 
O conhecimento das características das respostas em vibração associadas a 
defeitos comuns possibilita a identificação prévia dos mesmos nas mais diferentes 
máquinas, sem, no entanto, se fazer necessária uma desmontagem investigativa. 
Há numerosas fontes de vibração em um ambiente industrial que tornam 
necessárias manutenções frequentes e dispendiosas. O controle da vibração é 
facilitado quando o agente motivador é identificado pela análise da resposta do 
sistema e, muitas vezes, as altas amplitudes de vibração podem ser eliminadas por 
uma atuação prática simples, subsidiada 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 neutralizadores e absorvedores de vibrações; controle 
de folgas e eliminação de roçamentos. (JESUS; CAVALCANTE, 2011). 
O diagnóstico de problemas em máquinas 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 potenciais falhas. 
Eisenmann (1997 apud JESUS; CAVALCANTE, 2011) afirma que 
desbalanceamento é uma das fontes mais comum de vibração em máquinas e 
equipamentos, enquanto Inman (2004 apud JESUS; CAVALCANTE, 2011) cita que 
 
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vibrações causadas por desbalanceamento normalmente dominam o espectro e 
ocorrem na frequência de rotação (1 x RPM). O desbalanceamento 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 material sobre volantes de inércia, hélices de 
ventiladores, hélices de ventoinhas de motores, etc., mas pode ser causado também 
por perda de massa como a quebra de uma hélice, por exemplo. Se um componente 
específico (como ventilador, motor, rotor, por exemplo), é afetado individualmente 
por desbalanceamento, esse componente vibrará mais que os outros, mas se a 
fonte for um acoplamento, ocorre de todo conjunto da máquina vibrar. 
O desalinhamento, ilustrado abaixo, é um problema tão comum como o 
desbalanceamento. Em uma montagem mecânica existem vários eixos, mancais e 
acoplamentos com características dinâmicas diferentes. Quando o conjunto gira as 
forças dinâmicas interagem entre si, excitando vibrações no sistema. Mesmo com as 
máquinas bem alinhadas inicialmente, à frio, vários fatores podem afetar esse 
estado, tais como a dilatação térmica dos metais (quando da máquina em 
funcionamento), os assentamentos de fundação e a deterioração de ancoragens 
(MELO, 2008). 
Tipos de desalinhamento 
 
 
As características de vibração ocasionadas por desalinhamento dependem 
do tipo de desalinhoe 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 vibração é direcional; 
 
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• normalmente, a frequência de vibração é a de rotação do eixo (1 x RPM); 
contudo, quando o desalinhamento é severo, a frequência é de segunda 
ordem (2 x RPM) e muitas vezes também de terceira ordem (3 x RPM). O 
desalinhamento angular geralmente causa vibração em 1 x RPM; o paralelo 
causa vibração predominante em 2 x RPM (JESUS; CAVALCANTE, 2011). 
O roçamento entre partes estacionárias 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 vibrações numa faixa larga em altas frequências. 
Quando o roçamento for parcial, aparecem no espectro picos correspondentes às 
frequências naturais do sistema. 
Esse tipo de vibração é muito comum em selos de máquinas rotativas ou 
quando há eixos empenados, partes quebradas 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 excitando uma ou mais ressonâncias (ANDRADE, 
2004) (JESUS; CAVALCANTE, 2011). 
Abaixo temos três espectros característicos de desbalanceamento, 
desalinhamento e roçamento. 
Espectro de desbalanceamento 
 
 
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Espectro de desalinhamento 
 
Espectro de roçamento 
 
Fonte: RLAM2 (2008 apud JESUS; CAVALCANTE, 2011, p.23-5) 
 
As máquinas são elementos mecânicos complexos, articulados. As peças 
que sofrem excitação podem oscilar e as oscilações transmitem-se pelas 
articulações aos demais elementos acoplados. O resultado é um complexo de 
frequências que caracteriza o sistema. 
Marçal e Susin (2005) explicam que cada vez que uma peça altera suas 
características mecânicas por desgaste ou trinca, uma componente de frequência do 
sistema será alterada. Havendo alteração no acoplamento entre as peças, altera o 
coeficiente de transmissão do sinal entre as peças e, em consequência, a forma de 
frequência global do sistema. 
 
2 Unidade de Destilação Atmosférica a Vácuo da Refinaria Landulfo Alves - PETROBRAS 
 
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Folgas, defeitos ou desalinhamentos de rolamentos ou mancais de 
máquinas rotativas 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 anormalidades de 
funcionamento. Em geral, a medida de vibrações deve ser efetuada nos mancais, 
por ser um dos pontos válidos pelas normas em uso empregadas para avaliar o 
funcionamento de máquinas (YA’CUBSOHN, 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 
condições normais de funcionamento, alcança uma amplitude máxima 
determinada (YA’CUBSOHN, 1983 apud MARÇAL; SUSIN, 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 
gerando, além, de avaliar o estado mecânico do componente que a produz ou a 
gravidade da deficiência detectada. 
A metodologia básica recomenda o seguinte: 
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 vibração. 
2) Medição da amplitude para avaliar a vibração e consequentemente o 
funcionamento normal ou anormal do sistema – a medição da amplitude permite 
avaliar por comparação com valores limites, previamente estabelecido, se a vibração 
corresponde a um funcionamento normal ou anormal e o grau de importância da 
falha detectada (MARÇAL E SUSIN, 2005). 
 
 
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2.2.1 O uso da bancada RLAM 
Os rolamentos geram quatro frequências características relacionadas a 
defeitos. 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, 
usualmente causam vibrações em altas frequências. Isso se explica devido à 
natureza das forças dinâmicas que excitam o rolamento 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 
frequência fundamental da vibração será bem mais alta do que a do eixo. Além 
disso, forças dinâmicas do tipo impulso geram vibrações de frequência muito alta, na 
faixa de ressonância estrutural das pistas do rolamento. A amplitude da vibração 
dependerá da extensão da falha no rolamento. 
A Manutenção Industrial da RLAM dispõe de um setor denominado Preditiva, 
que se dedica ao acompanhamento contínuo dos parâmetros de funcionamento dos 
equipamentos dinâmicos que compõe a planta da Refinaria. A Manutenção Preditiva 
da RLAM faz uso das técnicas de análise de óleo, medição de temperatura e 
monitoramento dos níveis de vibração como ferramentas de identificação e 
acompanhamento de defeitos em diversos equipamentos. 
A análise de vibração desponta como uma técnica de fundamental 
importância ao passo que disponibiliza os resultados 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 possui uma bancada de testes que simula um 
conjunto rotor-mancal. Essa bancada é composta por uma base metálica, motor e 
acoplamento, eixo e disco de inércia,mancais de deslizamento e suportes para 
sensores, conforme mostra a figura abaixo: 
 
 
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Fonte: JESUS; CAVALCANTE (2011, p. 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 princípio do contato, no qual é medido o movimento 
absoluto da máquina. Esses são os mesmos que os técnicos da Preditiva aplicam no 
cotidiano das medições e se caracterizam pela facilidade de transporte e montagem. 
No caso específico da RLAM, os transdutores são sensores de aceleração 
(acelerômetros) (ASH210-A) constituídos basicamente por uma massa sísmica e um 
cristal piezelétrico, utilizados na condição de nível global dos sinais coletados, com 
sensibilidade de 100 mV/g ± 5%, banda passante de 0,5 Hz - 15 kHz e base 
magnética. 
Os analisadores portáteis, frequentemente chamados de coletores de dados, 
são aparelhos desenvolvidos objetivando acompanhar e verificar o estado de 
funcionamento de equipamentos dinâmicos. São projetados para terem operação 
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 bancada é um analisador portátil CSI 2130, 
que apresenta processamento contínuo, display colorido, bateria com autonomia de 
oito horas e cabo de comunicação com entrada USB (EMERSONPROCESS, 2010). 
 
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Tendo em vista a condição que se deseja investigar, é preciso buscar um 
ponto externo acessível durante o funcionamento 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 fidelidade na 
transmissão. Por esse motivo, os pontos de medição devem ser sempre nos locais 
mais próximos da sustentação do equipamento. No caso dos equipamentos 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 
(figura 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 exigência em tais especialidades, conhecer o 
comportamento dinâmico dessas máquinas é fundamental. 
No estudo realizado por Jesus e Cavalcanti (2011), ao analisar 
experimentalmente um conjunto suportado por dois mancais de deslizamento, 
localizado na RLAM e suas respectivas respostas para os fenômenos de 
desbalanceamento, desalinhamento e roçamento, concluíram que a obtenção de 
conhecimento relativo aos principais fenômenos que afetam os equipamentos 
rotativos, através da aquisição de dados e análise da resposta do sistema simulando 
condições específicas de operação de equipamentos industriais, é ponto de partida 
 
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para investigar não só estes como outros fenômenos de maneira contínua, 
contribuindo para solucionar vários problemas em máquinas industriais. 
 
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UNIDADE 3 – TRIBOLOGIA E FERROGRAFIA 
 
3.1 A tribologia 
O termo tribologia, que vem do grego Τριβο (Tribo – esfregar) e Λογοσ 
(Logos – estudo) foi utilizado, oficialmente, pela primeira vez, em 1966, em um 
relatório feito por H. Peter Jost para o comitê do departamento inglês de educação e 
ciência. Neste relatório, o termo foi definido como a “ciência e tecnologia de 
superfícies interativas em movimento 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%). Considerando melhorias de 20% a 
economia seria de 300 milhões de reais por ano e uma redução 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 adquiridos na física, na química, na 
mecânica e na ciência dos materiais para explicar e prever 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 movimento e de técnicas 
relacionadas às mesmas. 
Segundo Radi et al. (2007), o que unifica a tribologia não são os 
conhecimentos básicos, mas sim a área de aplicação. 
O desgaste é a principal causa da deterioração 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 desalinhamentos. Entretanto, 
em casos extremos o desgaste causa a formação e propagação de trincas na 
 
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superfície do componente ou próxima 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 engenharia (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) 
 
O controle das perdas por desgaste deve iniciar com o correto processo de 
fabricação do produto, incluindo a escolha do equipamento e lugar para instalação. 
Para estocagem deve-se considerar as partesa serem protegidas do desgaste. 
O design do produto pode reduzir efetivamente o desgaste de componentes, 
otimizando a transferência de força e movimento, o uso apropriado de materiais e 
lubrificantes em função da força, temperatura e ambiente. Partes submetidas ao 
desgaste devem ser projetadas para uma fácil substituição. O grau de exatidão da 
 
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eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e 
recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 
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forma, tamanho, perfil da superfície, rugosidade e folga entre as superfícies durante 
o funcionamento influenciam o atrito e desgaste. A vida útil em serviço depende 
muito da exatidão da montagem, 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 
representados 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 
suficientemente forte para resistir ao deslizamento. 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 terceiro corpo e a 
uma transferência completa 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 reação devido às interações 
 
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químicas e eletroquímicas. Essas reações são conhecidas como reações 
triboquímicas e produzem uma intercamada na superfície que depois é 
removida. 
Os modos de desgaste podem ocorrer através de diversos mecanismos. Os 
mecanismos 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 mostra 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 cinemática do sistema. Pode variar entre, 
deslizamento, rolamento, oscilação, impacto e erosão, dependendo do tipo de 
interação e do movimento das interfaces. A erosão pode ainda ser classificada pelo 
estado físico do contracorpo, sólido ou líquido, ou pelo ângulo de ação, alto ou 
baixo. Os processos de desgaste também poderão ser classificados quanto ao 
elemento interfacial, podendo ser de desgaste de 2-corpos ou estar sob ação de 
partículas sólidas pressionadas entre duas superfícies, por exemplo, poeira em 
 
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lubrificantes ou minerais 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 mente o tipo de aplicação do material que ele deseja testar para 
que possa simular as mesmas condições de velocidade, de movimento e de carga. 
Existem diferentes técnicas que podem ser utilizadas para testes de 
desgaste. Em contraste com outros testes mecânicos, não há especificação única de 
padronização, 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 importante o conhecimento das condições de teste 
para a correta comparação dos resultados obtidos. 
Outro fator que contribui para o elevado número de testes é a grande 
variedade de sistemas de desgaste que ocorrem na prática. Oportunamente, quando 
técnicas similares são utilizadas, os resultados obtidos 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 bastante similares (SUSKI, 2004). 
 
3.2 A ferrografia 
A ferrografia foi descoberta em 1971 por Vernon C. Westcott, um tribologista 
de Massachusetts, Estados Unidos, e desenvolvida durante os anos subsequentes 
com a colaboração do Roderic Bowen e patrocínio do Centro de Engenharia 
Aeronaval Americano e outras entidades, (www.bibvirt.futuro.usp.br). Em 1982, a 
ferrografia 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 desgaste 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, ultrassons ou raios-X, por exemplo). 
 
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recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 
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Segundo Schio (2011), a ferrografia é uma técnica laboratorial de 
manutenção preditiva para o monitoramento e diagnose de condições dos 
componentes das máquinas (embora existam inúmeras outras aplicações, como 
desenvolvimento de materiais e lubrificantes). A partir da quantificação e análise da 
formação das partículas de desgaste (limalhas), encontradas em amostras de 
lubrificantes, determinam-se: tipos de desgaste, contaminantes, desempenho do 
lubrificante, etc. 
Há dois níveis de análise ferrográfica. Uma quantitativa que consiste numa 
técnica de avaliação das condições de desgaste 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 especificações do seu meio ambiente funcional (equipamento). 
São princípios básicos da ferrografia: 
• toda máquina se desgasta; 
• o desgaste gera partículas; 
• o tamanho e a quantidade das partículas indicam a severidade do 
desgaste; 
• a morfologia e o acabamento superficial das partículas indicam o tipo de 
desgaste (ALMEIDA, 2006). 
 
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 precipitação das partículas (ALMEIDA, 2006).O ponto de coleta deve estar localizado o mais próximo possível da fonte de 
geração 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 
 
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amostragem por meio de bombas de coleta são alternativas válidas. O maior 
cuidado 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 falados anteriormente. 
 
3.3.1 Exame Analítico (AN) 
Permite a observação visual das partículas para que sejam identificados os 
tipos de desgaste presentes (ALMEIDA, 2006). Sobre uma lâmina de vidro 
(ferrograma) bombeia-se lentamente a amostra. As partículas são depositadas e, 
posteriormente, examinadas com o auxílio de um microscópio 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 uniforme, mas de intensidade menor na entrada do fluxo e, num gradiente 
crescente, tem sua intensidade máxima na saída. 
 
Fonte: Almeida (2006, p. 140). 
Dessa forma, à medida que a amostra flui por sobre a lâmina, as partículas 
ferromagnéticas de maior tamanho são depositadas logo na entrada. Avançando-se 
no ferrograma, encontramos as partículas de tamanhos menores. Na saída, 
observamos as partículas de até 0,1 µm. Essas partículas são identificadas 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 
 
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eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e 
recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 
24
 
etc.) depositam-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 partículas presentes na amostra permanecem retidas na lâmina. Após a 
secagem, o ferrograma está pronto para ser examinado no ferroscópio. 
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 identificado pelas diferentes formas que as partículas adquirem ao serem 
geradas. 
O desgaste mais comum é a Esfoliação. São partículas geralmente de 5 µm, 
podendo atingir 15 µm. Sua forma lembra flocos de aveia. A Esfoliação é gerada 
sem a necessidade 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 velocidade 
da máquina, etc. 
Outro desgaste bastante comum é a Abrasão. 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 máquina se incrustam, por exemplo, num 
mancal 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 indício de problema partículas maiores 
que 15 µm. Os vários tipos de partículas observadas pela ferrografia recebem 
nomes que representam ora o tipo do desgaste (Esfoliação, Abrasão, Corrosão, 
etc.), ora sua forma (Laminares, Esferas, etc.) ou ainda a natureza (Óxidos, 
Polímeros, Contaminantes Orgânicos, etc.). 
Existem regras bem definidas para a representação da taxa de incidência de 
cada tipo de partícula num ferrograma. A representação da análise é feita de forma 
gráfica, onde barras horizontais indicam a incidência. 
 
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25
 
3.3.2 Exame Quantitativo (DR) 
Segundo Almeida (2006), a Ferrografia Quantitativa, ou ferrografia de leitura 
direta (Direct Reading = DR) utiliza os mesmos princípios da ferrografia analítica. A 
diferença está no formato do corpo de prova e no método de leitura. 
O corpo de prova (conjunto tubo precipitador) é formado por uma mangueira 
de PTFE, um tubo de vidro e uma mangueira de drenagem. O tubo de vidro é 
instalado sobre o campo magnético especial, da mesma forma 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 tamanho. 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 quantitativa é exclusiva e arbitrada. Para 
50% da área do tubo coberta por partículas foi arbitrado 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 permite várias interpretações, tais como: 
L+S = concentração total de partículas 
 
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26
 
PLP = (L-S)/(L+S)*100 = modo de desgaste 
IS = (L2 - S2)/diluição2 = índice de severidade 
 
Assim como em outras técnicas de Manutenção 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 anormal 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, coloração, natureza e tamanho das partículas encontradas em amostras 
de óleos ou graxas lubrificantes, de qualquer viscosidade, consistência e opacidade. 
 
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recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 
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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 
infravermelha, naturalmente emitida pelos corpos, apresentando imagens térmicas 
(termogramas) dos componentes, equipamentos ou processos denomina-se 
Termografia. 
É amplamente utilizada na mecânica e elétrica, pois apresenta diversas 
vantagens, como: baixo custo; alto rendimento, com a medição de grandes áreas em 
pouco tempo; segurança, pois não há necessidade de contato físico com os 
equipamentos. 
A utilização da termografia, um ensaio não destrutivo que tem seu princípio 
na leitura térmica, através da radiação infravermelha emitida pelos objetos, está 
fundamentado no método preditivo de manutenção, com propósito de aumentar 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 provocada por 
disfunção em componentes, apresenta anteriormente um sintoma de falha, detectar 
a alteração da temperatura 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 componentes, evitando 
aquecimento excessivo e possíveis falhas (PALUCHOWSKI et al., 2011). 
O conceito básico consiste na análise pela visão humana do expectro 
infravermelho, chamadas de termogramas. O Infravermelho é uma frequência 
eletromagnética, naturalmente emitida por qualquer corpo com intensidade 
proporcional a sua temperatura. 
Dentre as utilidades da termografia, elencam-se: 
� análise de quaisquer circuitos eletroeletrônicos; 
� quadros de energias, estações, subestações; 
� cabines de entradas de energia; 
 
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� instalações elétricas; 
� no breaks; 
� pontes rolantes, escadas rolantes, elevadores, etc. 
Santos (2006, p.19) faz um breve comentário sobre a evolução, 
principalmente dos equipamentos termovisores, salientando a importância dos 
estudos realizados nesta área: 
A Termografia infravermelha, tal como é conhecida hoje, com Termovisores 
portáteis capazes de detectar e converter, em tempo real, a radiação infravermelha 
em imagens visíveis e com a possibilidade 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. 
A termografia, ou a geração de imagens térmicas, pode ser utilizada em 
aplicações, tais como a inspeção de equipamentos elétricos, de processos e no 
diagnóstico de construções. Os equipamentos elétricos incluem motores, 
equipamentos de distribuição, quadros de comando, subestações, entre outros. 
Equipamentos de processo incluem equipamentos de montagem e manufatura 
automatizados. Os diagnósticos de construção incluem a verificação de umidade em 
telhados e inspeções de vazamento de ar e detecção de umidade no isolamento de 
prédios. Dentre essas aplicações, são mais comumente utilizados para inspecionar a 
integridade de sistemas elétricos (FLUKE, 2009). 
 
4.1 Aplicações elétricas 
Dentro da prática termográfica, os componentes que envolvam eletricidade 
tem a maior aplicação, nos quais se inspeciona aquecimento em acionamentos, 
aquecimento em bornes, aquecimento em componentes elétricos, quadros de 
comando até subestações de energia. 
Em eletricidade e eletrônica, a monitorização constante e a detecção 
precoce de alterações na temperatura de um determinado componente permitem a 
prevenção de falhas de maquinaria e consequentes perdas de produtividade, além 
de resultar em redução significativa nos custos com manutenção corretiva por falhas 
 
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indesejadas de máquinas, por conta de defeitos em componentes elétricos que as 
integram (AFONSO, 2010; FLUKE, 2009). 
Seguindo esse mesmo pensamento, em 1972, foi implantado a prática da 
termografia em Furnas Centrais Elétricas, uma distribuidora de energia, onde a 
manutenção preditiva em todas as subestações da empresa, tem como foco 
principal a prática termográfica, apresentando ótimos resultados, dentre eles uma 
maior confiabilidade do sistema de distribuição de energia, detectando problemas 
em seu estágio inicial, evitando desta forma paradas indesejadas e, 
consequentemente, maior produtividade e operacionalidade de seus sistemas de 
distribuição de energia (ARAÚJO; BARBOSA; SINISCALCHI, 2008). 
O trabalho de Brice apud Santos (2006, p.23), traz um exemplo prático de 
aplicação em subestação de energia elétrica, no qual cita que 
 
um lado importante da operação de subestações de alta tensão é a 
manutenção preventiva de equipamentos elétricos energizados. Os 
problemas nesses equipamentos geralmente aparecem como pontos 
quentes devido a sobrecargas térmicas locais ou mau contato. 
 
Em trabalho de Brito, Alves e Filho (2011), é abordado um programa de 
manutenção 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 
componentes dos painéis elétricos, que segundo eles se classifica em três classes: 
Classe 1: quando sua falha afeta o fornecimento de energia de toda a 
unidade e paradas de custo muito elevado. 
Classe 2: quando sua falha causa paradas à produção, porém restritas a 
uma parte da unidade. 
Classe 3: quando sua falha pode ser facilmente contornada através de 
manobras ou redundâncias, sem interromper a produção. 
Ainda, esses mesmos autores demonstraram a importância e a eficiência da 
análise termográfica, na qual, com a implantação deste programa, torna-se possível 
 
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minimizar os custos de manutenção elétrica e maximizar a disponibilidade dos 
painéis de comando elétrico assistidos, 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 mecânicas 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 qualitativa, a imagem térmica atual é normalmente 
comparada com a anterior e, consequentemente, feito comparações para se 
detectar quais as partes do motor que estão gerando um aumento da temperatura, e 
as possíveis causas de isso estar acontecendo. Motores são inspecionadostermicamente porque são muito suscetíveis 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 análises 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 comparada a 
outros pontos do telhado, pode-se verificar vazamentos de água e demais danos nas 
estruturas causados por infiltrações (FLUKE, 2009). 
São vantagens de uma inspeção termográfica: 
� excelente custo/ benefício – o custo de uma inspeção termográfica em 
relação à economia que ela proporciona é imensurável, pois um bom 
programa preventivo de inspeções periódicas e intervenções adequadas 
elimina a ocorrência de falhas imprevistas e paradas não programadas. Além 
de minimizar a ocorrência de prejuízos materiais e até humanos; 
 
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� sem interrupção do processo produtivo – para apresentação de melhores 
resultados, as inspeções devem ser realizadas nos períodos de plena 
atividade ou carga; 
� segurança – as inspeções são realizadas a distâncias seguras, sem 
necessidade de contato físico entre a instalação e o inspetor, e permite maior 
segurança na estocagem de produtos; 
� rapidez – a inspeção termográfica é realizada com equipamentos portáteis, 
tornando-se um processo rápido e de alto rendimento. Em função de 
resultados instantâneos, possibilita a intervenção imediata, caso necessário; 
� aumento da confiabilidade – há uma maior confiança no sistema de trabalho, 
reduzindo-se, assim, os itens em almoxarifado (SOUZA; PIRES; ALVES, 
2010). 
 
Vale guardar... 
A análise termográfica, sendo um processo 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 planejamento da parada 
do sistema e um reparo simples e de baixo custo (SANTOS, 2009). 
 
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UNIDADE 5 – ULTRASSOM 
 
Souza (2011) explica didaticamente que ultrassom corresponde a um som 
com frequência de onda superior aos 20 KHz, e tem algumas aplicações, como a 
ultrassonografia, o ultrassom terapêutico e focando nosso curso, funciona como um 
Ensaio Não Destrutivo (END) (uma das técnicas utilizadas na inspeção de materiais 
e equipamentos sem danificá-los, sendo executados nas etapas de fabricação, 
construção, montagem e manutenção). 
No meio científico, utiliza-se a palavra frequência para especificar uma 
grandeza física. Assim como no cotidiano, a frequência simboliza a quantidade de 
determinados eventos que ocorrem em um intervalo de tempo. No caso particular 
das ondas, a palavra frequência caracteriza o número de oscilações de uma onda 
por um período de tempo. 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, eletromagnéticas e de matéria. As ondas 
mecânicas dependem de um meio para se propagar, enquanto as eletromagnéticas 
não. Já as ondas de matéria representam o comportamento de pequenas partículas, 
como elétrons 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, portanto, 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, contribuindo para garantir a 
qualidade, reduzir os custos e aumentar a confiabilidade da inspeção. 
São largamente utilizadas nos setores petróleo/petroquímico, químico, 
aeronáutico, aeroespacial, siderúrgico, naval, eletromecânico, papel e celulose, 
entre outros. Contribuem para a qualidade dos bens e serviços, redução de custo, 
preservação da vida e do meio ambiente, sendo fator de competitividade para as 
empresas que os utilizam (ABENDE) 
 
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eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e 
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Os END incluem métodos capazes de proporcionar 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 magnéticas, radiografia (Raios X e 
Gama), correntes parasitas, análise de vibrações, termografia, emissão acústica, 
estanqueidade e análise de deformações. 
 
5.1 Fundamentos e princípios do ultrassom 
Os sons produzidos em um ambiente qualquer refletem-se ou reverberam 
nas paredes que constituem o ambiente, podendo ainda ser transmitidos a outros 
ambientes. Este fenômeno constitui o fundamento do ensaio por ultrassom de 
materiais. 
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 interna 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 contrário da técnica radiográfica, que 
usa ondas eletromagnéticas. O ensaio por ultrassom caracteriza-se por ser um 
método não destrutivo com o objetivo de detectar descontinuidades internas, 
presentes nos mais variados 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, escórias 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. 
 
Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de 
direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios 
eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e 
recuperação de dados – sem o consentimentopor escrito do Grupo Prominas. 
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Um pulso ultrassônico é gerado e transmitido através de um transdutor 
especial, encostado ou acoplado ao material. Os pulsos ultrassônicos refletidos por 
uma descontinuidade, 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 acústicas 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 sônico deve-se ao fato de a matéria não ser 
totalmente homogênea e conter interfaces naturais de sua própria estrutura 
 
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ou que são provocadas pelo processo de fabricação. 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 cedida pela onda para que cada partícula do 
meio execute um movimento de oscilação, transmitindo vibração às outras 
partículas do próprio meio; esse fenômeno ocorre sempre 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 absorção que resultam na redução da 
sua energia. Os resultados dos efeitos de dispersão e absorção, quando 
somados, resultam na atenuação sônica. 
Na prática, esse fenômeno pode ser visualizado na tela do aparelho de 
ultrassom, quando se observam vários ecos de reflexão de fundo provenientes de 
uma peça com superfícies paralelas. As alturas dos ecos diminuem com a distância 
percorrida pela onda. 
A atenuação sônica é importante quando 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 desta dificuldade. O controle e 
avaliação da atenuação nestes casos é razão para justificar procedimentos de 
ensaio especiais. Alguns valores de atenuação podem ser encontrados num quadro 
extraído do livro de Krautkramer “Ultrasonic Testing of Materials”. 
d) Divergência do feixe sônico – a divergência é um fenômeno físico responsável 
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 fenômeno pode ser observado ao detectar um defeito pequeno 
com o feixe ultrassônico central do transdutor; nesta condição, a amplitude do 
eco na tela do aparelho é máxima. No entanto, quando o transdutor é 
afastado lateralmente ao defeito, a amplitude diminui, indicando uma queda 
na sensibilidade de detecção do mesmo defeito. A diferença de sensibilidade 
 
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ou altura do eco de reflexão entre a detecção do defeito com o feixe 
ultrassônico 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 
transformadores, 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 metálicas, vidro, borracha, materiais 
compostos, tudo permite ser analisado por ultrassom. Indústria de base (usinas 
siderúrgicas) e de transformação (mecânicas pesadas), indústria automobilística, 
transporte marítimo, ferroviário, rodoviário, aéreo e aeroespacial: todos utilizam 
ultrassom. Mesmo em hospitais, a primeira imagem de um feto humano é obtida por 
ultrassom. Modernamente, o ultrassom é utilizado na manutenção industrial, na 
detecção preventiva de vazamentos de líquidos ou gases, falhas operacionais em 
sistemas elétricos (efeito corona), vibrações em mancais e rolamentos, etc. O ensaio 
ultrassônico é, sem sombra de dúvidas, 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 
ultrassom seriam: 
• o arco elétrico – que ocorre toda vez que existe uma disrupção do ar, seguido 
de passagem de corrente. A maior parte das faltas em sistemas elétricos 
industriais ocorre por falha de isolação, ou seja, através de arco; 
• corona – ocorre quando a tensão em 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; 
 
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• 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 correntes (descargas) 
elétricas de baixa intensidade que não podem ser identificadas por 
dispositivos de proteção convencionais (ENGEPOWER, 2009). 
 
Ferramenta indispensável para garantia da qualidade de peças de grandes 
espessuras, com geometria complexa de juntas soldadas e chapas, essa técnica é 
aplicada na indústria moderna, principalmente nas áreas 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 desvantagens, a saber: 
 
Vantagens Desvantagens 
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 contráriodos 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 
Apresenta algumas desvantagens, como a 
exigência de grande conhecimento teórico e 
experiência por parte do inspetor, além do 
preparo da superfície; o registro 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 severas 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. 
 
 
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este é um fator importante para proceder a um 
reparo. 
 
 
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5.3 Componentes e funcionamento de um ultrassom 
Basicamente, o aparelho de ultrassom contém circuitos eletrônicos 
especiais, que permitem transmitir ao cristal piezelétrico, 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 mostrados 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 graduada. 
Os ecos constituem o registro das descontinuidades encontradas no interior do 
material. 
Em geral, os fabricantes oferecem vários modelos de aparelhos com 
maiores ou menores recursos técnicos; entretanto, alguns controles e funções 
básicas devem existir para que sua utilização seja possível. Esses controles são 
referentes a escolha da função, potência de emissão, ganho, escala e velocidade de 
propagação. 
Todo aparelho possui entradas de conectores dos tipos BNC (aparelhos de 
procedência norte-americana) ou Lemo (aparelhos de procedência alemã), para 
permitir transdutores dos tipos monocristal e duplo-cristal. 
A potência de emissão está diretamente relacionada à amplitude de 
oscilação do cristal ou tamanho do sinal transmitido. 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 amplitude do sinal na tela ou amplificação 
do sinal recebido pelo cristal. Os aparelhos apresentam um ajuste fino e um 
grosseiro, calibrados em decibéis, num mesmo botão de controle ou 
separadamente. 
As graduações na tela do aparelho podem ser modificadas, conforme a 
necessidade, 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 
claramente que o eco de reflexão produzido por uma interface muda de posição na 
 
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tela do osciloscópio, permanecendo o eco original em sua posição inicial. O aparelho 
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 
proporcional ao tempo t e à velocidade de propagação v. 
A unidade de medida do material também 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 
trabalha junto com o da escala do aparelho. Nesse caso, existe uma graduação de 
velocidade em metros por segundo em relação aos diferentes materiais de ensaio 
por ultrassom. 
Os componentes principais do equipamento de ultrassom são os cristais e 
os transdutores. 
� Cristais são materiais que apresentam o efeito piezelétrico responsável por 
transformar a energia elétrica alternada em oscilação mecânica e a energia 
mecânica em elétrica. Os cristais são montados sobre uma base que funciona 
como suporte ou bloco amortecedor. Tipos de cristais são quartzo, sulfato de 
lítio, titanato de bário e metaniobato de chumbo. 
� O transdutor, também chamado de cabeçote, é formado pelos cristais, pelos 
eletrodos e pela carcaça externa. Um transdutor emite um impulso 
ultrassônico que atravessa o material e reflete nas interfaces, originando o 
eco. O eco retorna ao transdutor e gera o sinal elétrico correspondente. 
O transdutor pode ser classificado 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 
construído a partir de um cristal piezelétrico com uma das faces colada num 
bloco rígido denominado amortecedor e outra face protegida por uma 
membrana de borracha ou por uma resina especial. O bloco amortecedor 
serve de apoio para o cristal e absorve as ondas emitidas pela face colada a 
ele. A face de contato do transdutor com a peça deve ser protegida contra 
desgaste mecânico por meio de membranas de borracha finas e resistentes 
 
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ou camadas fixas de epóxi enriquecido com óxido de alumínio. Em geral, os 
transdutores normais são circulares, com diâmetro 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 aplicações especiais. 
b) O transdutor angular é assim chamado em razão de o cristal formar um 
determinado ângulo em relação à superfície do material. O ângulo é obtido 
pela inserção de uma cunha de plástico entre o cristal piezelétrico e a 
superfície. A cunha pode ser fixa, sendo então englobada pela carcaça, ou 
intercambiável; neste último caso, um transdutor normal é preso com 
parafusos que fixam a cunha à carcaça. Uma vez que a prática 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 necessário 
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