Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
MANUTENÇÃO PREDITIVA PLANEJAMENTO DE MANUTENÇÃO MECÂNICA Professor: Elton Fabro Durante a operação e dentro da vida útil do equipamento, o mesmo emite informações constantemente, informações essas codificadas que fornecem dados seguros quanto ao estado real de cada componente, assim como do conjunto como um todo. Objetivos: • Determinar quando se requer um reparo de manutenção em algum componente específico de um equipamento em operação; • Eliminar desmontagens desnecessárias para inspeções internas; • Aumentar o tempo de disponibilidade dos equipamentos; • Minimizar os trabalhos de emergência ou não planejados; • Impedir a extensão de danos; • Aproveitar os componentes de um equipamento durante toda sua vida útil; • Aumentar a confiabilidade do equipamento; • Determinar previamente a uma parada programada da fábrica, quais equipamentos requerem manutenção. Vantagens: • Aumento da vida útil do equipamento; • Controle dos materiais (peças, componentes, partes etc.) e melhor Gerenciamento; • Diminuição dos custos nos reparos; • Melhoria da produtividade da empresa; • Diminuição dos estoques de produção; • Limitação da quantidade de peças de reposição; • Melhoria da segurança; • Credibilidade do serviço oferecido; • Motivação do pessoal de manutenção; • Boa imagem do serviço após a venda, assegurando o renome do fornecedor. Parâmetros de Interesse à Manutenção: • Espessura do material; • Temperatura de operação; • Vibração de equipamento; • Corrente elétrica; • Contaminação do lubrificante; • Particulado do lubrificante; • Monitoramento de fissuras por fadiga; Sempre que houver um desgaste devido a uma causa qualquer, haverá uma variação dos parâmetros mensuráveis em suas características e a observação de tal variação permitirá que sejam tomadas as providências necessárias para evitar uma situação que dê origem a quebras inesperadas e a prejuízos. Etapas de um Programa de Monitoramento das Condições de Máquinas: 1 – Seleção dos Equipamentos 2 – Padronização 3 – Banco de Dados 4 – Medições / Relatórios 5 – Revisão Periódica 6 – Gerenciamento / Divulgação Seleção dos Equipamentos a Monitorar: a) Equipamentos Críticos; b) Equipamentos Não Críticos; c) Equipamentos com Auxiliares ou Substitutos; d) Equipamentos de Falha Periódica; e) Equipamento de Elevado Custo de Inspeção. Os equipamentos nas classificações a) e e) são os que mais interessam ao plano de manutenção preditiva. Nos demais casos, não justificam sua inclusão, por razões técnicas e/ou econômicas. Seleção dos Equipamentos a Monitorar: Preenchimento de Folhas de Dados de Máquina Percorra a área da fábrica onde os equipamentos deverão ser monitorados para determinar o local e desenvolver um plano de localização para o estabelecimento de rotas. Identifique os equipamentos a serem monitorados e preencha uma Folha de Dados de Máquina para cada unidade. O objetivo das folhas de dados de equipamento, é fornecer as informações necessárias sobre equipamento a partir das quais todos os componentes rotacionais pertinentes possam ser identificados por sua frequência de assinatura (no caso da Análise de Vibrações). Seleção dos Equipamentos a Monitorar: Este documento contém: Nome/código do equipamento; Tempo de operação do equipamento por dia; Dados da placa de identificação de cada componente do trem de acionamento; Esboço do perfil do equipamento mostrando local e identificação; Quaisquer observações pertinentes sobre a instalação que será usada na programação ou diagnóstico do equipamento; Dados de lubrificação, capacidade e filtros usados no início da análise dos lubrificantes associados; identificador do número de engrenagens, pás do ventilador, configurações, etc. Estes dados são vitais para programação do banco de dados dos equipamentos de coleta e para realização dos diagnósticos após as medições. Mas não deve-se utilizar simplesmente os dados dos fabricantes e projetos existentes, pois devido ao desgaste de componentes e modificações ocorrem no dia a dia estes podem não ser atualizados. Padronização - Pontos de Coleta: Observe a numeração de pontos seguindo o fluxo de potência pelo sistema mecânico. Padronização - Pontos de Coleta: Padronização - Pontos de Coleta: Padronização – Identificação dos Pontos de Coleta: A alta confiança na repetitividade dos dados é a chave do sucesso para o programa de monitoramento de vibrações. Os dois “elos mais fracos” observados são: • A medição não é feita no mesmo lugar e segundo o mesmo ângulo de contato todas as vezes; • O uso de hastes de extensão nos transdutores e nos instrumentos de medição apoiados manualmente contra o local da medição. Recomenda-se usar acelerômetros magneticamente acoplados para aplicações rotineiras em equipamentos industriais. Padronização – Coleta de Dados: Discos para Acelerômetros Instalação inadequada Padronização – Coleta de Dados: Onde medir ? - Máquinas, Local de Medição, etc. O que medir ? – Configuração de Pontos, Parâmetro de Medição, etc. Como medir? – Fixação do Sensor, Rotas, etc. Rotas de Medição: ROTAS – MELHOR CAMINHO PARA EFETUAR A MEDIÇÃO Execução Manutenção Preditiva Com base no conhecimento e análise dos fenômenos, torna-se possível indicar, com antecedência, eventuais defeitos ou falhas nas máquinas e equipamentos. A manutenção preditiva, após a análise dos fenômenos, adota dois procedimentos para atacar os problemas detectados: efetua uma análise de tendências e estabelece um diagnóstico. Medições Periódicas: Para fixar a frequência das medições, deverão ser considerados os seguintes fatores: 1) Frequência normal ou de rotina: • Experiência acumulada sobre falhas anteriores ou histórico do equipamento; • Frequência de manutenção preventiva já estabelecidas; • Existência de monitoramento contínuo, através de instrumentos instalados, que garantem o controle permanente da máquina. • Recomendações do fabricante da máquina. Medições Periódicas: Para fixar a frequência das medições, deverão ser considerados os seguintes fatores: 2) Frequência excepcional ou especial: • Iminência de uma falha ou mudança das condições físicas do equipamento, que aconselhem um maior controle do seu funcionamento. • Modificação das condições habituais de serviço ou sobrecarga do equipamento; • Insuficiência de informações ao longo da história do equipamento; • Verificações efetuadas antes e depois de um reparo, com o propósito de determinar níveis de comparação para futuras medições. Medições Periódicas: Frequência de Rotina: Medidas periódicas normais Freq. Especial: Duração entre as medidas diminui - o defeito se desenvolve Falha Medições Periódicas: A figura anterior mostra um gráfico com periodicidade, comum à maioria dos equipamentos industriais. No gráfico as medições foram estabelecidas em determinado prazo. No momento que apareceu a irregularidade, o prazo foi reduzido pela metade, e ao atingir o valor crítico, foi programada a intervenção. Esta terá seu momento programado pela experiência do profissional de manutenção, que deve conhecer o equipamento nos seu mínimos detalhes para estar em condições de programar com segurança a intervenção. Detecção – então - Diagnóstico: Primeiro você deve ser alertado sobre o problema, então você deve analisar para determinar a severidade e a causa.ACOMPANHAMENTO O sistema gera alarmes automaticamente quando ocorrem mudanças na condição • Curvas de tendência • Comparação de espectros • Acionamento de diversos tipos de alarmes • On-line gera relatórios automáticos DIAGNÓSTICO Analista utiliza outras informações e/ou medições para determinar a causa e severidade • Medições adicionais com maior precisão • Análise de Espectro e de sinal no tempo • Medições em diversas direções Técnicas de Manutenção Preditiva: As técnicas mais comumente usadas na indústria são: Análise de Vibrações; Termografia – Análise da temperatura; Ferrografia – Análise do óleo; Análise de Corrente Elétrica de Motores; Ensaio com Líquidos Penetrantes; Endoscopia; Ensaio com Ultra-son; Níveis de Alarme: Os Níveis de Alarme são parâmetros que estabelecemos para nos alertar sobre uma elevação na amplitude da vibração, da temperatura, da corrente, etc. Em geral o primeiro alarme indica alerta e o segundo indica perigo. Os alarmes podem ser definidos de diversas formas: • Por normas específicas, ex: norma de vibração ISO 10816-3, NBR 10082 • Alarmes conforme histórico • Alarme conforme o conhecimento da máquina • Análise • Sistemas Especialistas Revisão Periódica: Revisão dos Pontos Revisão dos Níveis e Critérios de Alarme Revisão das Rotas e Equipamentos Técnicas de Manutenção Preditiva: CUIDADO!!!! Nenhuma técnica de monitoramento isolada é adequada para todas as aplicações. Os melhores resultados são obtidos através de técnicas de Multi-parâmetros, que garantem uma boa fotografia da saúde da máquina... Análise de Vibrações: Todas as máquinas em funcionamento produzem vibrações. Isto ocorre devido ao somatório de erros inevitáveis como por exemplo: tolerâncias geométricas e folgas de montagem. O princípio de análise de vibrações está baseado na idéia que as estruturas das máquinas, excitadas pelos esforços dinâmicos, dão sinais vibratórios cuja frequência é idêntica àquela dos esforços que os tenham provocado, e a medida global tomada em algum ponto é a soma das respostas vibratórias da estrutura aos diferentes esforços exitadores. Análise de Vibrações: Seus principais benefícios são: • Eliminação ou diminuição de paradas inesperadas devido a falhas em equipamentos; • Não interrupção do funcionamento de máquinas em bom estado. Evitando desmontagens desnecessárias; • Melhoria da qualidade de produção, assegurando-se a operação das máquinas dentro das especificações; • Verificação da qualidade de reparos; • Melhorar o aproveitamento da vida dos componentes. • Intervenções mais curtas e melhor planejadas. • Aumento das condições de segurança. Análise de Vibrações: VIBRAÇÃO Vibração pode definir se como a oscilação de um corpo em relação a um ponto de referência. FREQÜÊNCIA A freqüência é o número de vezes que um impacto, oscilação ou contacto ocorre durante um determinado período de tempo e é medido em hertz (Hz). PERÍODO O período é definido como o tempo que é necessário para completar um ciclo. O período é determinado pelo inverso da freqüência. AMPLITUDE Amplitude é a medida da magnitude (ou severidade) da vibração e pode ser expressa em valor eficaz ou RMS (Root Mean Square), pico (P), pico a pico (PP) e valor Médio. A figura seguinte exemplifica as diversas formas de exprimir a amplitude. Análise de Vibrações: AMPLITUDE O valor pico a pico é muito útil porque indica a excursão máxima da onda, uma quantidade na qual, por exemplo, o deslocamento vibratório de uma peça da máquina atinge um ponto crítico quanto as considerações de máxima tensão ou de folga mecânica. O valor de pico é especialmente útil para indicar o nível de curta duração dos choques, etc. Porém, como se pode ver na figura a seguir, os valores de pico só indicam o nível máximo que ocorreu, sem contar a cronologia da onda. O valor médio retificado, por outro lado, certamente leva em conta a cronologia da onda, mas considerado de interesse prático limitado e não tem uma relação direta com qualquer quantidade física útil. O valor eficaz (RMS) é a media mais importante de amplitude, porque leva em conta tanto a cronologia da onda, como também considera o valor de amplitude que está diretamente ligado a energia contida na onda, e, por conseguinte, indica o poder destrutivo da vibração. Análise de Vibrações: Análise de Vibrações: Pico (P) = ½ x Pico a Pico (P-P) Eficaz (RMS) = 1/√ 2 x Pico (P) = 0,707 x Pico (P) Média = 0,5 x Pico (P) Análise de Vibrações: FREQÜÊNCIA DE FUNCIONAMENTO A freqüência de funcionamento (f) é a velocidade de rotação a que o equipamento está a funcionar. HARMÔNICAS Fala-se em harmônicas quando nos referimos a múltiplos da freqüência de funcionamento (1Xf, 2Xf, 3Xf,..., nXf). As harmônicas também podem ser expressas em relação à velocidade de rotação (1Xrpm, 2Xrpm, 3Xrpm,...). Análise de Vibrações: VELOCIDADE Velocidade é a taxa de variação do deslocamento. Define se o deslocamento como a variação da posição relativa de um ponto, no entanto, durante essa variação ocorrem também variações de velocidade. A taxa de variação a que o deslocamento ocorre chama se Velocidade de vibração sendo a unidade de medida o mm/seg = RMS (amplitude eficaz). DESLOCAMENTO É a distância total do movimento, do pico superior ao pico inferior e é representado pela letra “D”. Chama-se amplitude de vibração, a metade do deslocamento. Análise de Vibrações: ACELERAÇÃO Aceleração é a taxa de variação da velocidade em relação ao tempo (mm/seg2). ÂNGULO DE FASE Ângulo de Fase pode definir se como a variação relativa de posição de um ponto comparativamente a outro ponto ou a uma marca de referência. A medição do ângulo de fase é em graus onde um ciclo completo possui 360°. Na prática, os sinais de vibração consistem em inúmeras frequências, as quais ocorrem simultaneamente, de modo que, de imediato, não se pode notá-las simplesmente olhando para as respostas de amplitude com relação ao tempo, nem determinar quantos componentes de vibração há e onde eles ocorrem. Tais componentes podem ser revelados comparando-se a amplitude de vibração a sua frequência. Análise de Frequência – é uma técnica que pode ser considerada como base para o diagnóstico da medição de vibração. Análise de Vibrações: A Medida de uma vibração transmitida por uma estrutura sob o efeito de esforços dinâmicos será função de múltiplos parâmetros que se pode separar em 3 grupos: Grupo1 – São característicos da estrutura da máquina: • Referentes a massa, rigidez e coeficiente de amortecimento da estrutura que veicula as vibrações. • Características de fixação da máquina sobre o solo que opões reações às vibrações e modifica a intensidade. • Posicionamento da tomada da medida. Análise de Vibrações: Grupo 2 – São características da cadeia medida, precisam tornar-se invariáveis de uma medida para a outra: • Posição e fixação do transdutor sobre a maquina. • Características do sensor. • Pré-amplificação e transmissão do sinal; • Desempenho dos aparelhos analisados; Grupo 3 – Estão diretamente ligados à intensidade dos esforços dinâmicos que fazem nascer a vibração, mas que é impossível de ser medida diretamente, sem passar pela inevitável amplificação dos grupo 1 e 2. • Velocidade de rotação e potência absorvida. • Estado das ligações da cadeiacinemática (alinhamento, desbalanceamento, engrenagens, rolamentos, etc.) Análise de Vibrações: É mais fácil efetuar um diagnóstico olhando a evolução, ao longo do tempo, das medidas obtidas, do que se prender a um estudo de uma medida isolada e muito difícil de ser interpretada. Análise de Vibrações: Vibração Ambiental: É toda aquela vibração existente, fora do equipamento a ser medido, exemplos: vibrações de prédio, fundações, equipamentos periféricos, e outros. Embora aparentemente não apresente grandes problemas, deve ser observado e analisado cuidadosamente para efeito de análise de vibrações. Existem muitos casos onde a vibração ambiental causa deterioração em mancais e outros componentes da maquina, a qual não estava operando. No momento de fazer a medida para efeito de análise ou não, a vibração ambiental pode nos fornecer dados distorcidos, desde que passados desapercebidos. Exemplos: Vibrações alteradas pela passagem de uma ponte rolante na hora da medida. Quando temos duas ou mais máquinas, uma perto da outra pode ocorrer influencia de vibração. Para certificar-se deste problema deveremos desligar as máquinas ao redor, e analisar isoladamente a máquina de interesse e levantar qualquer informação que possa influenciar na análise. Análise de Vibrações: Instrumentos de medição de Vibrações: Todo instrumento destinado a medição de vibrações é constituído por três partes: 1) transdutor; 2) Sistema eletrônico de amplificação e 3) Dispositivo de leitura ou indicação. Análise de Vibrações: Instrumentos de medição de Vibrações: O transdutor que é usado quase que universalmente para medir a vibração é o Acelerômetro Piezoelétrico. Consiste de uma pastilha de cerâmica artificialmente polarizada (ou cristal piezoelétrico) que quando submetida à pressão/tensão mecânica ou cisalhamento gera uma carga elétrica nas faces, proporcional a força aplicada. Portanto o sinal de saída é proporcional a aceleração da base do acelêrometro. Sensitividade dos Transdutores: Análise de Vibrações: Instrumentos de medição de Vibrações: Faixa de utilização do Acelerômetro: Análise de Vibrações: Instrumentos de medição de Vibrações: Métodos de Fixação do Acelerômetro: Equipamentos Portáteis de Verificação de Vibração Análise de Vibrações: Equipamentos Portáteis de Coleta e Análise de Vibrações Análise de Vibrações: Analista coletando vibrações em motor Análise de Vibrações: Sistema de Coleta de Vibrações on-line Wireless Análise de Vibrações: Norma para Estabelecimento dos Alarmes Análise de Vibrações: Estabelecimento dos Alarmes Análise de Vibrações: Alarme Amarelo: Caracteriza o início do defeito no equipamento, podendo ele diminuir ou aumentar de acordo com a dinâmica da máquina. Alarme Vermelho: Este alarme sendo atingido, deve-se acompanhar a tendência do valor global, refazer a medição com variação de parâmetros e fazer-se a análise do espectro de vibração. Acompanhando a tendência verifica-se se o valor tende a diminuir ou aumentar, se aumentar (ou se manter) deverá se reduzir a periodicidade de medições. Esta é a fase do estudo do diagnóstico e da correção da anomalia. Análise do Valor Global Prática do Diagnóstico Análise de Vibrações: Análise Espectral: O espectro nada mais é que uma representação gráfica, tendo a frequência no eixo x (determina a causa do defeito) e as amplitudes no eixo y (determina a severidade do defeito). Prática do Diagnóstico Análise de Vibrações: Análise de Envelope: A análise do envelope evidencia uma série de impulsos caracterizados por um ruído de fundo e que são melhor definidos no domínio temporal que naquele das frequências. Esta análise é utilizada para o estudo de defeitos em rolamentos ou em engrenagens. Prática do Diagnóstico Análise de Vibrações: Identificação da Origem das Vibrações Através da Análise Espectral: As anomalias espectrais podem ser classificadas em três categorias: 1. Picos que aparecem nas frequências múltiplas ou nos múltiplos da velocidade do rotor; 2. Picos que aparecem em velocidades independentes da velocidade do rotor. 3. Densidade espectral proveniente de componentes aleatórios da vibração. Prática do Diagnóstico Análise de Vibrações: 1. Picos que aparecem nas frequências múltiplas ou nos múltiplos da velocidade do rotor: • Desbalanceamento • Desalinhamento • Folgas Mecânicas • Vibração em sistemas de engrenagens • Turbilhonamento da película de óleo • Vibrações originadas nas correias Prática do Diagnóstico Análise de Vibrações: 2. Picos que aparecem em velocidades independentes da velocidade do rotor: • Vibração ambiental • Vibração de Origem Elétrica • Vibrações originadas por ressonância 3. Densidade espectral proveniente de componentes aleatórios da vibração: • Cavitação • Atritos • Vibrações originadas por rolamentos Prática do Diagnóstico Prática do Diagnóstico Prática do Diagnóstico Prática do Diagnóstico Prática do Diagnóstico Prática do Diagnóstico Prática do Diagnóstico Termografia: Analista realizando coleta de temperatura em quadro elétrico Termografia: Constatação de superaquecimento no terminal de uma das fases Termografia:
Compartilhar