TCC tecnico em mecanica OFICIAL

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ESCOLA POLITÉCNICA BRASILEIRA
 
CURSO TÉCNICO 
 MECANICA INDUSTRIAL
 
 
 
 
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO 
 
 
 
 
JOSE EUCLIDES DE MORAES NETO
 
 
 
 
 
ESTUDO DE REDUÇÃO DE CUSTO COM A SUBSTITUIÇÃO DO SISTEMA DE SELAGEM EM BOMBAS CENTRÍFUGAS ATRAVÉS DA TÉCNICA DE ANÁLISE DOS MODOSE EFEITOS DE FALHAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALTA FLORESTA/MT 
2023
 
ESCOLA POLITÉCNICA BRASILEIRA 
CURSO TÉCNICO MECANICA INDUSTRIAL 
 
 
 
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO 
 
 
 
JOSE EUCLIDES DE MORAES NETO
 
 
 
 
ESTUDO DE REDUÇÃO DE CUSTO COM A SUBSTITUIÇÃO DO SISTEMA DE SELAGEM EM BOMBAS CENTRÍFUGAS ATRAVÉS DA TÉCNICA DE ANÁLISE DOS MODOSE EFEITOS DE FALHAS
 
Artigo Científico Apresentado à Escola Politécnica Brasileira, como requisito parcial para a obtenção do 
Título de Técnico em Mecânica Industrial
 
	Professor 	Orientador: Tutora Thaís 	 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ALTA FLORESTA/MT
 2023 
 
 AGRADECIMENTOS
Agradeço à Deus pelo dom da vida. A minha esposa aos meus familiares que sempre me apoiaram a minha busca por conhecimento. A todos os tutores que me orientou neste curso.
“Os problemas significativos que enfrentamos não podem ser resolvidos no mesmo nível de pensamento em que estávamos quando os criámos. ”
(Abert Einstein)
RESUMO 
 
O objetivo do artigo relacionado é identificar e descrever falhas em um selo mecânico simples e, consequentemente, recomendar a substituição do sistema de selo usado nas bombas incineradoras da Delta Corporation. Aplicando técnicas de FMEA (Failure Mode and Effects Analysis), as causas de vazamento frequente de selos mecânicos durante a operação podem ser diagnosticadas. As investigações realizadas neste artigo foram baseadas em relatórios de manutenção fornecidos pelo fabricante de vedações John Crane.
. Todavia, notou-se a condição de relacionar os tipos de falhas e as ações eficazes para reduzi-las. Sendo assim, após aplicação e análise do FMEA, foi realizada a troca do sistema de selagem e acrescentado o dispositivo Smartflow, pois devido ao estudo de viabilidade e demonstrativo de custos, verifica-se um alto gasto com o consumo de água industrial durante o funcionamento das bombas para a selagem e resfriamento do selo, como também havia um grande dispêndio com a manutenção corretiva na substituição do item (selo).
Palavras-chave: ESTUDO DE REDUÇÃO DE CUSTO COM A SUBSTITUIÇÃO DO SISTEMA DE SELAGEM EM BOMBAS CENTRÍFUGAS ATRAVÉS DA TÉCNICA DE ANÁLISE DOS MODOSE EFEITOS DE FALHAS.
 
ABSTRACT 
The article in question aims to identify and present failures in simple mechanical seals and from there, propose replacing the sealing system used in bombs from the incineration area of Delta company. By applying the technique FMEA (Failure Modes and Analysis of Effects), can diagnose the reasons for frequent leaks in the mechanical seals in operation. The surveys developed in this article were conducted from maintenance reports provided by the manufacturer John Crane seals. However, it was noted the condition to relate the types of faults and effective actions to reduce them. Thus, after application and analysis FMEA was performed replacing the sealing system and the added SmartFlow device because due to feasibility study and demonstration costs, there is a high expenditure on the use of industrial water during operation pumps for sealing and cooling of the seal, as there was also a large expenditure on corrective maintenance in replacing the item (seal). 
Keywords: Centrifugal Pump; Mechanical seal; FMEA; Smarflow
 
 
 	 
SUMÁRIO 
 
INTRODUÇÃO................................................................................07/08
REFERENCIAL TEÓRICO ..........................................................09/30 
CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................31 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................32/33
INTRODUÇÃO
Este presente trabalho se propõe a estudar as constantes falhas do sistema de selagem nos selos mecânicos simples das bombas centrífugas através da aplicação da técnica FMEA (Análise dos Modos e Efeitos de Falhas), uma vez que para a empresa responsável pelo estudo de caso é importante detectar os motivos dos constantes vazamentos dos selos mecânicos em operação. Mançu (2013) afirma que na indústria química e petroquímica as ocorrências de falhas nos sistemas de selagem de bombas são elevadas devido às características corrosivas de alguns fluidos processados e bombeados entre os processos internos e/ou transferidos entre empresas que podem ser por ausência de programas de manutenção preditiva e/ou preventiva, pela utilização de tecnologias não especificadas para os tipos de fluidos movimentados ou pela não utilização de ferramentas e métodos de análise de falhas dos seus processos, produtos e serviços. Conforme Araújo (2011) apud Mançu (2013), as empresas estão investindo mais em gestão com planejamento e preparação de seus colaboradores para aplicar ferramentas, métodos de análise de falhas e de riscos na segurança operacional, para adotar uma postura proativa nos sistemas produtivos, operando com mais segurança, reduzindo ao máximo as falhas, com melhoria da eficiência e da eficácia, para garantir a disponibilidade, confiabilidade e manutenabilidade dos equipamentos. As indústrias químicas e petroquímicas têm um forte impacto no desenvolvimento das economias mundiais devido à grande utilização dos seus produtos, como os químicos em geral, plásticos, borrachas sintéticas, tintas, corantes, adesivos, solventes, detergentes, explosivos, produtos farmacêuticos, cosméticos, etc., sendo imprescindível para vida moderna e de alto risco no caso de falhas operacionais (MANÇU, 2013). As bombas centrífugas são as mais utilizadas pelas indústrias, pela sua alta importância. Dependendo de qual parte do processo industrial ela seja utilizada, o mau funcionamento ou falha pode ocasionar uma parada de todo o processo. O objetivo principal deste estudo é investigar e analisar os problemas ocorridos em selos mecânicos através de um estudo de caso nas bombas centrífugas do sistema de incineração em operação na empresa Delta, por meio da técnica de Análise dos Modos e Efeitos de Falhas (FMEA), na condição de propor técnicas solucionáveis para sanar o problema em questão. O caráter preventivo em relação ao estudo de selos mecânicos simples ocasionou a escolha da análise por modo de falha sendo reforçado por Bastos (2006):
 "O FMEA tem como sua principal vantagem à identificação dos modos de falhas. Sua aplicação permite identificar pontos suscetíveis a falha, permitindo elaboração de ações para eliminá-los ou contê-los". "A FMEA é uma metodologia que vem sendo amplamente utilizada no processo produtivo das organizações, tanto em projetos, quanto em produtos, por apresentar imensas possibilidades na potencialização da qualidade e na prevenção de falhas no processo. (Martins, Andrade, 2011, p. 01)". As bombas centrífugas são formadas por componentes do sistema que exerce a função de deslocar fluido de um local a outro por diferença de pressão entre sucção e descarga. Desse modo, é necessário entender as bombas centrífugas e os componentes instalados que tem como função evitar vazamentos do fluido de trabalho para ambiente externo, que são os selos mecânicos
. REFERENCIAL TEÓRICO 
1. BOMBA CENTRÍFUGA: 
Macintyre (2008) enfatiza que as bombas têm a principal função de deslocar grandes quantidades de líquidos, transformando o trabalho mecânico recebido de uma máquina motriz em energia hidráulica, remetendo ao fluido um aumento de energia potencial de pressão e cinética. As bombas centrífugas são dos tipos dinâmicos ou turbos bombas que tem como objetivo criar dois locais de pressão diferentes dentro do equipamento, sendo um de baixa pressão que se situa na parte de sucção da bomba. A outrazona é na parte do recalque, onde temos alta pressão. Portanto, para iniciar o funcionamento deste modelo de bomba precisa-se que a mesma esteja totalmente preenchida do fluido que será utilizado, caso não esteja, será necessário à retirada de ar da bomba: enchimento da carcaça e tubulação com o fluido de trabalho. Esse passo precisa ser realizado, pois ao colocar a bomba em operação, a mesma cria folgas entre os rotores, o coletor e a carcaça, não podendo expulsar o ar do corpo da bomba e do tubo de aspiração, pois corre-se o risco de criar uma rarefação do fluido, ou seja, é criada uma diferença de densidade causando a cavitação da bomba. (MACINTYRE, 2008). Na figura 01 observa-se a voluta de uma bomba em corte, onde pode-se visualizar todo o trajeto que o fluído passa desde a sucção, seguindo pelo rotor até chegar a descarga da bomba. Este trabalho é realizado através da ajuda do motor o qual transmite movimento para a bomba.
As Normas internacionais API Standard 610 (American Petroleum Institute) e ISO 13709 são responsáveis por especificar os requisitos técnicos para construção e fabricação das bombas centrífugas. 
Na figura 02 pode-se verificar uma bomba em corte, onde se identifica os componentes do sistema, são eles: 
•	Bocal de Sucção: é a primeira etapa do processo. Local por onde o fluido de trabalho penetra na bomba para se iniciar o processo. 
•	Rotor: conhecido também como impelidor (rotor), tem a função de receber o fluido após passar pelo bocal de sucção e "expulsa" o fluido pela periferia até a altura de recalque em alta velocidade através da força centrifuga. Podendo ser classificado de três formas: aberto, semiaberto e fechado. 
•	Voluta: região que aumenta a área no ponto de descarga, reduzindo a velocidade do fluido e aumentando a sua pressão. Carcaça: tem a responsabilidade de eliminar qualquer acesso do fluido para o meio externo. 
•	Mancais: suporta os esforços axiais e radiais oriundos da força centrífuga do equipamento. Caso ocorra qualquer tipo de desalinhamento, atingirá a vida útil da bomba diretamente. Eixo: principal função de transmitir o torque do motor elétrico para o rotor instalado no equipamento. 
•	Anéis de Lubrificação: proporciona o aumento da eficiência e troca térmica do mancal. 
•	Bocal de Descarga: local por onde o fluido é expelido da bomba. 
•	Caixa de Selagem: local onde fica o material de vedação da bomba, podendo ser as gaxetas ou selos mecânicos. A função destes itens é proteger a mesma de vazamentos no ponto em que o eixo atravessa a carcaça.
· São essenciais para o funcionamento das bombas centrífugas. Como fonte de estudo deste artigo os selos mecânicos se localizam nas caixas de selagem, onde se encontram os materiais de vedação da bomba, sendo importante assim compreender a funcionalidade dos selos mecânicos. A seguir, pode-se compreender a funcionalidade dos selos mecânicos.
 1.1	SELOS MECÂNICOS 
De acordo com Affonso (2012) o componente projetado com a função de diminuir a quantidade de emissão/vazamentos de produtos em equipamentos rotativos, e como já foi informado, tem a função de enclausurar o líquido que é bombeado e não deixar que o mesmo atinja o meio externo. Este item é importante, pois pode ocorrer da bomba estar trabalhando com um fluido perigoso ao ser humano e qualquer contato pode causar acidentes. Existe uma multiplicidade de selos mecânicos que possuem o mesmo princípio e função em um sistema de bombeamento. Para algumas indústrias é comum evitar a utilização dos selos mecânicos em seus sistemas de bombeamento por ser um item com valor elevado. Entretanto, em indústrias químicas e petroquímicas sua utilização é fundamental para manter a integridade do processo, maximização da produção, evitar a contaminação ambiental e pessoal.
Os selos mecânicos têm as suas paredes internas e externas extremamente polidas, uma superfície se liga diretamente ao eixo e a outra a parte estacionária da bomba. São mantidas em contato continuo com o eixo para evitar que o fluido escape para o meio externo. (MACINTYRE, 2008)
Os selos são compostos por componentes rotativos e estacionários de extrema importância para sua construção e funcionamento. As faces rotativas e estacionárias são instaladas no sentido perpendicular ao eixo e são pressionadas umas contra as outras através das molas únicas ou múltiplas. 
•	Face Estacionária: face que não gira com o eixo. 
•	Face Rotativa: face que gira com o eixo. 
•	Mecanismo de Mola: tem a função de manter as faces estacionárias e rotativas juntas. 
•	Mecanismo de Trava: conecta o selo ao eixo para proporcionar rotação do selo. Vedação do Eixo: é justamente a função do selo, este é o ponto de vedação do selo mecânico com o eixo, evitando assim os vazamentos. 
•	sobreposta: este componente prende o conjunto e é montada na caixa de selagem. 
•	Junta: tem a principal função de evitar o vazamento entre a sobreposta e a face da caixa de selagem. 
Em algumas bombas é possível implementar o dispositivo smartflow que é um mecanismo que controla o fluxo de água de selagem no selo mecânico, enviando assim o excesso de água e admitindo a mesma quando realmente requer refrigeração. Portanto, proporciona uma economia substancial de água no sistema. Com base nas informações tratadas acima, os itens com maior frequência de intervenções e provocando a aparada da bomba são: A face rotativa proporcionada por um desgaste excessivo e mecanismo de mola, onde a folga do mesmo gerará o vazamento assim como a vedação do eixo. 
1.2	SISTEMAS DE SELAGEM 
As bombas que utilizam selos mecânicos em sua vedação devem ser aplicadas conforme requisitos de normas específicas, com objetivo de não falhar. Ocorrendo vazamento do fluido em indústrias petroquímicas, o produto envolvido na operação pode acarretar problemas como: explosões, contaminação do solo e da água, perda de produto e contaminar os colaboradores. 
"É objetivo da norma, conforme explicitado na sua declaração de escopo, prover recomendações sobre sistemas de selagem para bombas centrífugas e rotativas utilizadas na indústria do petróleo, gás natural e química. Os requisitos resultam em sistemas de selagem adequados para serviços com fluidos perigosos, tóxicos ou inflamáveis, para os quais se requer uma alta confiabilidade. (AFFONSO, 2012, p. 207)".
 As indústrias adotam os planos de selagem da API-682 (American Petroleum Institute) para evitar vazamentos, conforme (AFFONSO, 2012), "[...] os selos mecânicos oferecem um melhor desempenho, caso sejam aplicados sistemas de selagem levados em consideração o ambiente de trabalho das bombas centrífugas [...] " 
Dois planos de selagem são de extrema importância para o entendimento e análise. São eles: 
1.2.1 Plano de Selagem 32: A selagem é feita com um líquido limpo de fonte externa. Com a função de remover o calor da caixa de selagem, remoção das partículas em suspensão e fluidos de processo da caixa de selagem. 
1.2.2 Plano de Selagem 54: A selagem é feita com um líquido de fonte externa compatível ao produto a ser vedado, com pressão ligeiramente superior à secção de vedação, em torno de 0,5 a 1,0 Kgf / cm?. (na maioria dos casos a pressão atuante na caixa de selagem é em torno de aproximadamente 10 % da pressão de recalque da bomba). 
Na figura 03 verifica-se o fluxo da água de selagem do selo simples onde pode – se observar a passagem da mesma para o ponto mais frágil da barreira que é a voluta da bomba. Neste selo é aplicado o plano de selagem 32.
Os sistemas de selagem são úteis para garantir uma eficiência no controle da água de selagem utilizado no processo, nas figuras acima se notam dois modelos diferentes. Segundo catálogo da John Crane os selos mecânicos que adotam o dispositivo smartflow visam à proteção do meio ambiente e a redução do consumo de água de selagem. 
1.3. ANÁLISES DOS MODOS E EFEITOS DE FALHAS (FMEA):
 A análise de modo e efeito de falha (FMEA) surgiu através da necessidade de se ter uma maior confiabilidade nos equipamentos e sistemas do exército americanoem 1949. Com o sucesso desta técnica, mesmo de forma não muito sofisticada, levou a NASA a iniciar o processo de aprimoramento da ferramenta. (BASTOS, 2006). Segundo Bastos (2006), "a ferramenta FMEA pode ser entendida como uma metodologia sistemática que permite identificar potenciais falhas de um sistema, projeto e/ou processo [...]".
De acordo com Santos (2011) apud Pedrosa (2014), a FMEA pode ser vista como uma ferramenta que segue os princípios da gestão da qualidade total, que tem como objetivo avaliar e minimizar os riscos de um produto ou processo, recorrendo à análise das possíveis falhas (determinação da causa, o respetivo efeito/risco para cada falha) e implementação de ações corretivas para melhorar a fiabilidade e qualidade do produto ou processo, procurando aumentar a satisfação e a fidelização dos clientes.
Segundo Stamatis (2003) apud Ramos (2012), FMEA de processo é utilizado para avaliar falhas em processos antes da sua liberação para a produção em série, mas deve ser revisado durante toda a vida útil do produto. Ele foca nas falhas potenciais do processo em relação ao cumprimento dos objetivos definidos para cada uma de suas características e está diretamente ligada à capacidade do processo em cumprir os objetivos definidos para o mesmo. 
O FMEA de processo define necessidade de alterações no processo, estabelece prioridades para as ações de melhoria, auxilia na execução do plano de controle do mesmo e na análise das etapas de manufatura e montagem. 
O formulário do FMEA de processo consiste em uma análise quantitativa e qualitativa dos defeitos e ações corretivas. Deve ser preenchido pela equipe multidisciplinar, obedecendo aos critérios de clareza e objetividade. A figura 05 apresenta o modelo de formulário utilizado para aplicação da Análise do Modo e Efeito de Falha (FMEA).
O preenchimento do formulário FMEA ajuda na realização de um mapeamento das principais e eventuais falhas que poderão ocorrer ao longo do funcionamento do equipamento.
 E assim evitar ou até mesmo anteceder a falha, proporcionando a maior disponibilidade do equipamento e seus componentes.
1.3	PRINCIPAIS PROBLEMAS OPERACIONAIS EM SELOS MECÂNICOS: 
No setor industrial as bombas trabalham initerruptamente e sofrendo constantemente ataques físicos e químicos gerados pelos fluidos bombeados. Podendo ocasionar consideráveis falhas nos equipamentos. Segundo Affonso (2012), existe três categorias de modos de falhas diferentes para selos mecânicos, pode ser: • Ataque químico: a partir de corrosões de partes metálicas e inchamento dos elastômeros que são materiais utilizados na vedação secundária dos rolamentos; • Dano mecânico: classificado como desgastes nas faces, cortes nos anéis e fraturas das faces; e • Dano térmico: causado por choque térmico quando existe um resfriamento brusco do selo mecânico.
Estes modos de falha podem acarretar algumas consequências no funcionamento do selo como: 
• Vazamentos; 
• Aquecimentos; 
• Fluído de selagem passando excessivamente para o fluido bombeado.
 As consequências são extremamente prejudiciais ao processo. Por este motivo precisa se analisar o modo de falha e as consequências trazidas com ela, para que se possa decidir a ação a ser escolhida para que não ocorram mais. 
1.4	ANÁLISES DE FALHA EM SELOS MECÂNICOS: 
Os selos mecânicos contêm vários componentes que podem apresentar problemas ou falhas, podendo ser associadas ao ambiente de aplicação e a qualidade dos equipamentos. Com o intuito de eliminar ou reduzir as repetitividades das falhas e conhecer a qualidade e confiabilidades dos componentes associados ao ambiente de aplicação, o acompanhamento e análise das mesmas, permite aplicar melhorias no processo e adequar a qualidade dos equipamentos ao ambiente aonde está instalada. (OLIVEIRA, 2006). 
As causas mais frequentes de problemas nas instalações de selos mecânicos são: 
•	Fragmentação da borda 
•	Faces do selo fora da planicidade 
•	Ondulação das faces do selo 
•	Erosão Abrasão Choque térmico 
•	Escamação e desgaste 
•	Acúmulo de sólidos 
Os problemas podem ser gerados por várias causas podendo ser isoladas ou combinadas. Segundo Affonso (2012) um sintoma genérico em qualquer tipo de peça relacionado a montagem seria os impactos e sujeira no ajuste das folgas de peças móveis.
Esses tipos de erros podem ser normalmente evitados com elaboração de bons procedimentos, treinamentos e auditorias.
"Falhas de selos mecânicos representam uma significativa parcela do número total de falhas de máquinas na indústria de processo, o que torna as análises das suas falhas extremamente importantes. Dependendo da situação da planta, a quantidade de falhas de selos mecânicos pode variar de cerca de 20% até mais de 60% do total de falhas de máquinas. (AFFONSO, 2012. p. 200)."
Considerando a citação acima, podemos notar que os selos mecânicos têm uma grande parcela nas falhas ocorridas em processos industriais. Desta forma, através do estudo de caso será desenvolvido uma análise através da técnica FMEA e propor modificações no processo industrial existente. 
2. ESTUDO DE CASO 
A metodologia utilizada foi um estudo exploratório, descritivo e quanti-qualitativo, através de um estudo de caso sobre as possíveis falhas no sistema de selagem de bombas centrífugas da empresa Delta. A empresa 
Delta está incluída no segmento petroquímico. Iniciou suas atividades em dezembro de 1979, localizada no Polo Petroquímico de Camaçari - BA. A planta de processamento tem capacidade para produzir 100.000 ton./ano de Acrilonitrila. O produto pode ser aplicado em diversas áreas, como nos exemplos: indústria têxtil e de couro, indústria de transformação de plásticos, tintas e fibras. 
2.1 PROCESSO DA EMPRESA DELTA De acordo com o Manual de Operação (2010) da empresa Delta, o seu processo petroquímico é dividido em 03 (três) etapas: Reação, Recuperação e Purificação. REAÇÃO A reação química entre os compostos (matérias-primas) se dá em fase gasosa à alta temperatura (430°C) e baixa pressão (latm). O Propeno e a Amônia são recebidos e armazenados em fase líquida, portanto, antes de serem injetados no reator são evaporados, superaquecidos e, logo depois de misturados antes de entrar no reator, são misturados com o ar (pré-aquecido pela queima do gás natural durante partidas) para que ocorra a formação dos produtos. A reação só ocorre graças a um leito de catalisador finamente fragmentado que, ao receber o fluxo de gás na direção
ascendente, se fluidiza como uma nuvem de poeira. Atualmente pode-se enriquecer o ar do reator com oxigênio líquido vaporizado, objetivando aumentar a produção de Acrilonitrila (AN) e/ou Ácido Cianídrico (HCN).
•	RECUPERAÇÃO 
Nesta seção os compostos HCN, AN e Acetonitrila (ACN) são separados de outros contaminantes. No resfriamento dos gases após a lavagem, parte se condensa, contendo basicamente AN, ACN, HCN e H2O e a outra parte não condensada que contém ainda os contaminantes são lançados numa coluna para que sejam totalmente separados. Nesta coluna o gás recebe uma corrente de água fria (4 °C) onde o restante dos produtos (AN, ACN e HCN) são totalmente absorvidos por ela. 
Os gases não absorvidos (C3H6, C3H8, CO, CO2, O2 e N2) são lançados na atmosfera pelo topo da coluna. A parte absorvida pela água é juntada à parte condensada após a lavagem para que sejam separados. 
O processo empregado é a destilação, mas como a acetonitrila tem ponto de ebulição próximo à acrilonitrila não é viável a separação por processo simples de destilação, sendo empregado, portanto a destilação extrativa que consiste numa destilação em paralelo com uma injeção de água. Como a mesma é mais solúvel em água do que a acrilonitrila ela é então extraída pela água e esta corrente é retirada da lateral inferior da coluna, sobre forma de vapor, para outra coluna cuja finalidade é separar a acetonitrila do HCN parte da água. Nesta coluna a mesma é retirada do topo como solução a 50% em água que passara por um processo de digestão elevando sua concentração até 80% para servendida. A corrente de fundo desta coluna é retornada à 1° coluna (Coluna de Recuperação). A corrente de fundo, contendo basicamente água da coluna de recuperação, alimenta a unidade de evaporação para concentração dos polímeros para queima; a corrente do topo contendo AN, HCN e água é condensada e decantada sendo separada em 02 (duas) fases. A fase aquosa retorna à coluna e a fase orgânica que contém HCN, Acrilonitrila e pouca quantidade de água é enviada à Purificação. 
•	PURIFICAÇÃO
 Nesta seção o objetivo é separar e especificar a Acrilonitrila e o HCN para o mercado. A corrente recebida da recuperação, contendo HCN, ACN e água, é pré-aquecida e lançada em outra coluna de destilação onde é feita uma retirada de água na lateral inferior. O produto de topo desta coluna, o HCN, é condensado e se especificado é armazenado para venda, se não, é enviado ao incinerador para queima, como combustível auxiliar. O produto de base, contendo somente acrilonitrila, é lançado em outra coluna de destilação para que seja especificado, de onde é retirado lateralmente, em fase líquida, no topo, e após resfriado é armazenado e analisado no laboratório para ser enviado aos tanques de estocagem para venda.
 2.2 LEVANTAMENTO E TRATAMENTO DOS DADOS E INFORMAÇÕES 
Os levantamentos de dados e informações desenvolvidos nesse artigo foram realizados a partir de livros, dissertação, artigos e de relatórios de manutenção fornecidos pela fabricante de selos John Crane, sendo possível relacionar os tipos de falhas e as ações eficazes para reduzi-las. A partir do levantamento e coleta de dados do período de fevereiro de 2012 a outubro de 2015, foram quantificados e identificados às causas raízes das falhas nos selos mecânicos simples das bombas de incineração, aplicando a técnica do FMEA e demonstrativo de custos, com análise quantitativa e qualitativa dos resultados. 
3. ANÁLISE E DISCUSSÃO DO ESTUDO DE CASO 
3.1 INTERVENÇÕES REALIZADAS NOS SELOS MECÂNICOS CONVENCIONAIS 
Na figura 06 contabiliza a quantidade de intervenções realizadas nos selos simples instalados em duas bombas centrífugas que trabalham bombeando fluido para o sistema de incineração da planta. Analisando a figura 06, pode - se notar que a quantidade de falhas foi aumentando gradativamente, com exceção do ano 2013 que ocorreu uma redução de 3% em relação ao ano anterior (2012).
Na figura 06 nota-se que os selos mecânicos simples instalados no sistema de selagem das bombas centrífugas estavam resultando em inúmeras paradas de manutenção, as quais foram aumentando no decorrer dos anos, as intervenções ocasionavam a troca dos selos e elevava os custos do setor de manutenção e consequentemente onerava o planejamento da petroquímica. 
Após este levantamento, iniciou - se um estudo para identificar de forma mais rápida e garantida o que estava ocorrendo para existir esse número excessivo de reparos e/ou substituições e a partir disto escolheu - se o método de Análise dos Modos e Efeitos de Falhas (FMEA) para que pudesse demonstrar os motivos das quebras e sugerir uma solução para a problemática apresentada. 
4.2 MÉTODO DE ANÁLISE DOS MODOS E EFEITOS DE FALHAS (FMEA). Para iniciar o estudo do selo mecânico através do formulário do FMEA, precisa-se definir o componente a ser estudado, a função exercida pelo mesmo e as possíveis falhas, conforme foi elaborado na figura 07 a seguir. Baseado em Kardec e Nascif (2012) as possíveis falhas podem ser conceituadas da seguinte forma:
•	Modo (s) de Falha: é o ponto onde se encontra as definições das falhas ocorridas no processo. 
•	Efeito (s): é a consequência causada pelo modo de falha, podendo impactar diretamente aos usuários. Seja operador das máquinas ou consumidores finais do produto. 
•	Causa (s): pode - se denominar como a origem da falha dos componentes, ou seja, iniciando o modo de falha.
Delta tem um aumento nos seus custos de manutenção, custos com água de selagem e uma nova falha pode causar vazamento do fluido e prejudicar os colaboradores. 
Após as identificações do componente, função e as possíveis falhas, a classificação nesta etapa é feita informando as prioridades de cada modo de falha, baseando - se nos fatores de: 
•	Frequência da Ocorrência: corresponde ao número de vezes que o componente falho. 
•	Gravidade da Falha: medimos o quão sério é o modo de falha para o processo. 
•	Detectabilidade: probabilidade em que os sistemas utilizados conseguem identificar a falha. Esses fatores foram classificados com pesos que oferece a oportunidade de classificar o nível de falha do componente estudado, conforme figura 08:
Os três fatores geram o Índice de Risco do selo mecânico. Resultado do produto entre os três itens (F; G e D) são citados na coluna peso da NPR a partir da classificação. Com estes números, consegue-se identificar a prioridade da falha, que identificam as deficiências no sistema, encontrando formas de melhorar e otimizar o processo. 
Atualmente a empresa Delta adota algumas técnicas e ferramentas de manutenção preditiva (monitoramento/observação do equipamento durante a operação), para manter a operacionalidade do selo mecânico em perfeita harmonia de uso, conforme figura 09, sem precisar perder muito tempo na manutenção e caracterizar no processo perdas de produção ou riscos de segurança, meio ambiente e saúde, sendo elas: 
•	Acompanhamento da operação: O operador responsavel pela área em que o equipamento está instalado tem a função de acompanhar e observar diariamente o funcionamento do selo e caso identifique alguma falha, deve-se informar imediatamente ao setor responsável para que tomem as devidas providências. 
•	Medição de temperatura: Semanalmente o representante da fabricante dos selos mecânicos executa um acompanhamento dos selos em operação. 
•	Medição de vibração: Semanalmente a empresa tercerizada responsavel pelo serviço de análise de vibração do conjunto motor-bomba realiza o método de manutenção preditiva visando um perfeito funcioanamento entre o conjunto, evitando assim uma falha no selo mecânico originado por vibração.
As técnicas atuais aplicadas pela empresa Delta para manutenção das bombas proporcionam índices de frequência, gravidade e deteetabilidade altas para estudo.
do cálculo NPR, como esta destacada na figura 09. Os critérios adotados para preenchimento do índice de risco baseado na causa de falha mais prejudicial para o processo, que é o aumento da temperatura por falta de água de selagem. 
•	A frequência considerada foi o valor 07 (sete), baseado na repetitividade. Notou-se uma falha no acompanhamento da operação, causando falta da água de selagem, desta forma a face perpendicular ao eixo da bomba superaquece por atrito, causando defeitos nos selos em operação. 
•	Gravidade 09 (nove), pois a falta do acompanhamento e da manutenção do componente poderia levar a um colapso no selo, contaminando o meio ambiente e prejudicando os operadores. Gerando altos custos para o departamento de manutenção, meio ambiente e departamento de pessoal. 
•	A detectabilidade está sinalizada como 01 (um), pois como os modelos de manutenção e acompanhamento adotados pela empresa são bastante falhos, existe uma grande probabilidade de não ser detectada caso ocorra novamente. 
Os índices da NPR indicam altos valores de frequência na ocorrência das falhas, neste caso com maior peso para a medição da temperatura do selo mecânico que está em destaque figura 09, isto é prejudicial ao processo. As equipes envolvidas na aplicação da técnica terão a garantia de que o sistema utilizado não está sendo eficiente e por este motivo gerará discussões e reuniões junto ao fabricante para definir um melhor sistema de selagem para o processo. 
As ações preventivas são divididas em mais dois itens, são eles. 
•	Ações preventivas recomendadas: muitas das vezes são as recomendações exigidas pelo fabricante ou até mesmo os encontrados nos procedimentos adotados pelo setor de manutenção da empresa. 
•	Ações preventivas adotadas: são as ações onde podem ser vistasde diferentes formas, tudo dependendo da política que a empresa adota como missão, visão e valores. Se citamos empresas preocupadas somente com a produção, venda, lucro. Temos como ações adotadas aquelas de funcionamento imediato, a qual é necessária somente para retornar à produção. 
Mas existem também empresas preocupadas em estudar o problema para não só garantir o retorno do equipamento a operação, mas desenvolver estudos ligados a melhoria contínua do sistema produtivo, gerando desta forma uma economia a longo prazo, que consequentemente trará grandes benefícios a fábrica. 
De acordo com a figura 10, pode – se notar que a empresa estudada se encaixa no modelo de melhoria contínua, conforme comentado no parágrafo anterior, a qual adota medidas para reduzir os problemas operacionais existentes com os selos mecânicos simples modelo 5610, que não estavam atendendo a sua função principal: evitar o vazamento da água de selagem.
Conforme observado na figura 10, após os índices identificados e analisados, a empresa aceitou a sugestão para estudar a troca do selo mecânico simples, pelo selo mecânico duplo modelo SB2A com dispositivo smartflow, que tem como funcionalidade controlar a injeção da água de selagem no sistema. Com isso, ocorreria a modificação do plano de
 
selagem inicial adotado pela empresa Delta, pelo novo plano de selagem 54, o qual é recomendado para bombeamento de líquidos corrosivos com propriedades lubrificantes ruins, tóxicos e inflamáveis. 
Após a substituição do selo mecânico e do sistema de selagem, a empresa Delta necessitará aplicar novamente a técnica de Análise e Modo e Efeito de Falha para estudar os novos índices e calcular novamente o NPR. 
Esta ação será essencial para entender se as modificações sugeridas atendem aos benefícios informados pelo fabricante do selo mecânico duplo e do dispositivo smartflow. Junto a análise do FMEA, foi possível demonstrar os custos referentes a esta modificação, com a possibilidade de obter redução nos custos de operação e manutenção do novo sistema. 
3.3 CUSTOS DA OPERAÇÃO ATUAL X CUSTOS DA OPERAÇÃO SUGERIDA 
Com a aquisição dos relatórios de manutenção e uma análise aprofundada do equipamento, foi encontrado um custo agregado com o plano de selagem 32 e o selo simples, o qual permitia passagem da água de selagem para o fluido bombeado, que era direcionado para o sistema de incineração, deste modo o consumo de gás natural tinha um valor agregado pela queima da água de selagem. 
Os modelos de selo mecânico possuem taxas admissíveis que permitem a passagem da água de selagem para o fluido bombeado. Todavia, essa tolerância depende do processo em que o selo está instalado, porém de acordo com os relatórios dos custos da empresa Delta, verificou - se elevados gastos. O selo mecânico simples utilizado tem uma passagem 
de aproximadamente 0,30 m/h, e o valor da água de selagem é de R$ 4,567/m³. Na figura 11 é possível observar o demonstrativo detalhado destes valores:
 
CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Com base nos dados compartilhados acima, pode-se concluir que os objetivos propostos foram alcançados, mostrando as fases e etapas da Análise de Padrões e Impactos - FMEA em processo e produto. O objetivo deste artigo é abordar questões que acarretam altos custos, paradas de manutenção e operação, e possíveis acidentes por vazamento de fluido de trabalho. Pela análise realizada, notou-se que a empresa precisava evitar a parada das bombas do sistema de incineração para não interromper a produção industrial e evitar a perda de recursos financeiros com a parada. Diante desta questão de pesquisa, o método FMEA foi aplicado a fim de descobrir o efeito de falhas sucessivas que levam à parada dessas bombas. Após coleta de dados, análise, discussão e recomendações de ação, concluiu-se que a abordagem proposta possui maior custo x benefício – operacional e financeiro. A substituição do sistema de vedação atualmente utilizado encorajou essa decisão. Foi realizada uma análise de viabilidade econômica, por meio da qual foi encontrado um novo dispositivo que consome cerca de 10% da água de vedação, o smarflow. Existem dificuldades na coleta de dados utilizados em tecnologia aplicada, bem como em pesquisas realizadas na área de trabalho com selos mecânicos, pois não foram encontrados muitos autores que discutam o tema. Ao mesmo tempo, foram encontrados obstáculos para a redação do laudo, pois os lacres permaneciam sob a responsabilidade do fabricante, que era responsável pelo acompanhamento do processo e pela manutenção. Conclui-se que as técnicas de FMEA, aplicadas por especialistas e utilizadas corretamente, desempenham um papel importante nas empresas, melhorando a qualidade da operacionalidade dos equipamentos e reduzindo os custos de falhas para manutenções corretivas de processos e produtos.
 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
AFFONSO, Luiz Otávio Amaral. Equipamentos mecânicos: análise de falhas e solução de problemas. - 2° .ed. – Rio de Janeiro: Qualitymark, 2006. 
AMARAL, D.; e TOLEDO, J. FMEA Análise do tipo e efeito de falha Disponível em < http://www.gepeq.dep.ufscar.br/arquivos/FMEA-APOSTILA.pdf> Acesso em: agosto 2015. 
BASTOS, André. FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) Como Ferramenta de Prevenção da Qualidade em Produtos e Processos – Uma Avaliação da Aplicação em um Processo Produtivo de Usinagem de Engrenagem. XXVI ENEGEP - Fortaleza, CE, Brasil, 9 a 11 de Outubro de 2006. 
Disponível em: < http://www.abepro.org.br/biblioteca/ENEGEP2006_TR470324_8144.pdf >. Acesso: setembro 2015. 
CATALOGO DO SELO MECÂNICO 5610 da Empresa John Crane. Disponível em: < https://www.johncrane.com/-/media/J/Johnerane_com/Files/Products/Specification%20Sheet s/S_5610 5610Q.pdf>. Acesso em: agosto 2015. 
CATALOGO DO SELO MECÂNICO SB2A da Empresa John Crane. Disponível em: < https://www.johncrane.com/-/media/J/Johncrane_com/Files/Products/Brochures/B_SB1_SB W_SB2_Eng.pdf>. Acesso em: agosto 2015. 
CATALOGO DO SMARTFLOW da Empresa John Crane. Disponível em: https://www.johncrane.com/-/media/J/Johncrane_com/Files/Products/Brochures/B_SmartFlo w_Eng.pdf>. Acesso em: agosto 2015. 
FLOWSERVE CORPORATION. Centrifugal Pump: Shafts (Presentation), 2002. KARDEC, A.; e NASCIF, J. Manutenção: função estratégica. - 3. ed. rev. e amp.- Rio de Janeiro : Qualitymark : Petrobras, 2009.
PINTO, Alan Kardec; XAVIER, Júlio Nassif. Manutenção: Função Estratégica. 4° ed. Rio de Janeiro : Qualitymark, 2012. 
MACINTYRE, Archibald Joseph. Bombas e instalações de bombeamento. Rio de Janeiro : LTC, 2008. 
MANÇU, Jeanderson de Souza. Proposta de aplicação de FMEA na instalação do sistema de bombeamento centrífugo submerso (BCS). Salvador: Faculdade de Tecnologia Senai Cimatec, 2013. Disponível em: < http://portais.fieb.org.br/portal_faculdades/images/portal/NRM/DissertacoesGETEC/dissertac ao_jeanderson_de_souza_mancu.pdf>. Acesso: setembro 2015. 
MARTINS, Guilherme Schamne; JUNIOR, Pedro Paulo de Andrade. A metodologia de Análise de Modo e Efeitos de Falha Potencial (FMEA): estudo de caso: UTFPR, 2011. Disponível em: http://www.cleibsonalmeida.blog.br/website/downloads/qualidade_estrategica/FMEA_estudo _de_caso.pdf>. Acesso em: Junho 2015. 
MASCARENHAS, Luis Antônio Oliveira; Manual de operação. Camaçari: Empresa Delta, 2010. OLIVEIRA, Pedro da S. A operação do Bombeamento Centrífugo Submerso. Apostila. Petrobras. Macaé: 2006. 
PEDROSA, Bruno. Análise dos Modos de Falha e seus Efeitos (FMEA) aplicada a um Secador Industrial. INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA 2006. Disponível em: <http://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/4151/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf>. Acesso em: agosto 2015.
RAMOS, Helena Ávila; CHAVES, Carlos Alberto; BRANDALISE, Nilson. Aplicação do Método FMEA no Processo de Climatização de uma Indústria Automobilistica. Rio de Janeiro: Universidade Federal Fluminense, 2012.
 SIQUEIRA, Iony Patriota de. Manutenção centrada na confiabilidade: manual de implementação. 1* ed. Rio de Janeiro:Qualitymark, 2005.