698-1411-1-SM

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UNIVERSIDADE DO PLANALTO CATARINENSE 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS 
CURSO DE INFORMÁTICA 
(BACHARELADO) 
 
 
 
 
 
 
SISTEMA ESPECIALISTA PARA DETERMINAÇÃO DE DEFEITOS 
EM MOTORES ELÉTRICOS ATRAVÉS DE ANÁLISE DE VIBRAÇÕES 
 
 
 
 
 
 
RUDINEI JULIANO DE SOUZA 
 
 
 
 
 
 
 
 
LAGES, DEZEMBRO DE 2004. 
UNIVERSIDADE DO PLANALTO CATARINENSE 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS 
CURSO DE INFORMÁTICA 
(BACHARELADO) 
 
 
 
 
 
 
SISTEMA ESPECIALISTA PARA DETERMINAÇÃO DE DEFEITOS 
EM MOTORES ELÉTRICOS ATRAVÉS DE ANÁLISE DE VIBRAÇÕES 
 
Relatório do Trabalho de Conclusão de 
Curso submetido à Universidade do 
Planalto Catarinense para obtenção dos 
créditos de disciplina com nome 
equivalente no curso de Informática - 
Bacharelado. 
 
RUDINEI JULIANO DE SOUZA 
 
Orientador: Prof. Carlos Roberto da Silva 
Filho, M.eng. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LAGES, DEZEMBRO DE 2004
 iii
SISTEMA ESPECIALISTA PARA DETERMINAÇÃO DE DEFEITOS EM 
MOTORES ELÉTRICOS ATRAVÉS DE ANÁLISE DE VIBRAÇÕES 
 
RUDINEI JULIANO DE SOUZA 
 
ESTE RELATÓRIO, DO TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO, FOI 
JULGADO ADEQUADO PARA OBTENÇÃO DOS CRÉDITOS DA 
DISCIPLINA DE TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO DO VIII 
SEMESTRE, OBRIGATÓRIA PARA OBTENÇÃO DO TÍTULO DE: 
 
BACHAREL EM INFORMÁTICA 
 
 
 
Prof. Carlos Roberto da Silva Filho, M. Eng. 
Orientador 
 
 
BANCA EXAMINADORA: 
 
 
 
Prof. Wilson Castello Branco Neto, M.Eng.
UNIPLAC 
Prof. Marconi Januário, Esp. 
UNIPLAC 
 
 
Prof. Angelo Augusto Frozza, Esp. 
Supervisor de TCC 
Prof. Wilson Castello Branco Neto, M.Eng. 
Coordenador de Curso 
 
 
 
 
 
Lages, 08 de Dezembro de 2004. 
 
 
 iv
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico este trabalho a minha querida 
esposa, que sempre me apoiou e acreditou 
nos meus objetivos mesmo nos momentos 
mais difíceis. 
 v
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Agradeço primeiramente a Deus, aos meus 
familiares e amigos, em especial ao meu 
orientador que não mediu esforços para 
que esse trabalho fosse concluído. 
 vi
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Quando não há compaixão, nem mesmo 
um gesto de ajuda... o que pensar da vida e 
daqueles que sabemos que amamos... quem 
pensa por si mesmo é livre, e ser livre é 
coisa muito séria. Não se pode fechar os 
olhos, não se pode olhar pra trás, sem se 
aprender alguma coisa pro futuro.” 
(Renato Russo) 
SUMÁRIO 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES........................................................................................X 
LISTA DE SIGLAS...................................................................................................XII 
RESUMO.................................................................................................................. XIII 
ABSTRACT ............................................................................................................. XIV 
1 INTRODUÇÃO................................................................................................................1 
1.1 Apresentação .............................................................................................................1 
1.2 Descrição do problema ..............................................................................................2 
1.3 Justificativa................................................................................................................2 
1.4 Objetivo geral ............................................................................................................3 
1.5 Objetivos específicos.................................................................................................3 
1.6 Metodologia...............................................................................................................4 
1.7 Cronograma ..............................................................Erro! Indicador não definido. 
2 ANÁLISE DE VIBRAÇÕES MECÂNICAS ........................................................................6 
2.1 Vibração mecânica ....................................................................................................6 
2.2 Análise matemática de vibrações ..............................................................................9 
2.2.1 Sinais da vibração ........................................................................................................... 10 
2.2.2 Movimento periódico....................................................................................................... 10 
2.2.3 Movimento harmônico..................................................................................................... 10 
2.2.4 Movimento randômico..................................................................................................... 11 
2.2.5 Relação entre tempo e freqüência ................................................................................... 11 
2.2.6 Amplitude de medição ..................................................................................................... 12 
2.3 Medição de vibração................................................................................................13 
2.3.1 Parâmetros de vibração .................................................................................................. 14 
2.3.2 Escolha dos parâmetros de vibração .............................................................................. 14 
2.4 Transdutores ............................................................................................................15 
2.4.1 Transdutor absoluto ........................................................................................................ 16 
2.4.2 Transdutor relativo.......................................................................................................... 17 
2.4.3 Montagem dos Transdutores ........................................................................................... 18 
2.5 Conclusão ................................................................................................................18 
3 TIPOS DE MANUTENÇÃO ...........................................................................................20 
3.1 Introdução................................................................................................................20 
3.2 Manutenção corretiva ..............................................................................................21 
 viii
3.3 Manutenção preventiva ...........................................................................................24 
3.4 Manutenção preditiva ..............................................................................................26 
3.5 Manutenção detectiva..............................................................................................29 
3.6 Técnicas preditivas ..................................................................................................31 
3.6.1 Monitoração subjetiva..................................................................................................... 32 
3.6.2 Monitoração objetiva ...................................................................................................... 33 
3.6.3 Monitoração contínua ..................................................................................................... 34 
3.7 Conclusão ................................................................................................................36 
4 –SISTEMAS ESPECIALISTAS.......................................................................................38 
4.1 Conceitos .................................................................................................................38 
4.2 Histórico dos sistemas especialistas ........................................................................39 
4.3 Fundamentos dos sistemas especialistas .................................................................40 
4.4 Classificação dos sistemas especialistas..................................................................41 
4.4.1 Interpretação ................................................................................................................... 41 
4.4.2 Diagnóstico...................................................................................................................... 42 
4.4.3 Monitoramento ................................................................................................................ 42 
4.4.4 Predição .......................................................................................................................... 42 
4.4.5 Planejamento ................................................................................................................... 43 
4.4.6 Projeto ............................................................................................................................. 43 
4.4.7 Depuração ....................................................................................................................... 43 
4.4.8 Reparo ............................................................................................................................. 44 
4.4.9 Instrução.......................................................................................................................... 44 
4.4.10 Controle ......................................................................................................................... 44 
4.5 Estrutura de um sistema especialista .......................................................................45 
4.6 Aquisição do conhecimento ....................................................................................48 
4.6.1 Componentes do processo de aquisição do conhecimento.............................................. 49 
4.6.2 Técnicas de aquisição do conhecimento ......................................................................... 49 
4.7 Conclusão ................................................................................................................50 
5 EXPERT SINTA............................................................................................................52 
5.1 Estrutura de um sistema especialista no Expert SINTA..........................................52 
5.2 Variáveis no Expert SINTA ....................................................................................54 
5.3 As regras no Expert SINTA ....................................................................................56 
5.4 Resultados obtidos com o Expert SINTA ...............................................................58 
5.5 Expert SINTA VCL.................................................................................................59 
5.5.1 O que pode ser feito com o Expert SINTA VCL .............................................................. 60 
5.5.2 Componentes do SINTA VCL .......................................................................................... 60 
5.6 Conclusão ................................................................................................................61 
6 DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA .............................................................................63 
6.1 Aquisição do conhecimento ....................................................................................63 
6.2 Elaboração da base do conhecimento......................................................................64 
6.3 Interface do sistema.................................................................................................66 
6.3.1 Entrada dos dados no sistema......................................................................................... 68 
6.3.2 Exemplo do sistema em operação ................................................................................... 70 
6.4 Conclusão ................................................................................................................71 
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................................................73 
 ix
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................75 
 
 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
FIGURA 1 - Várias situações onde um corpo executa movimento vibratório............8 
FIGURA 2 - Exemplo gráfico de um movimento harmônico. ..................................11 
FIGURA 3 - Parâmetros de vibração relacionados à freqüência...............................14 
FIGURA 4 - Transdutor absoluto montado em um mancal de rolamento. ...............17 
FIGURA 5 - Transdutor relativo montado em um mancal de rolamento..................18 
FIGURA 6 - Manutenção corretiva não planejada. ...................................................23 
FIGURA 7 - Manutenção preventiva.........................................................................25 
FIGURA 8 - Manutenção preditiva. ..........................................................................29 
FIGURA 9 - Inspeção sensitiva através de um estetoscópio eletrônico. ...................32 
FIGURA 10 - Coleta de dados em um motor elétrico com hardware específico. .....33 
FIGURA 11 - Painel de controle para monitoração contínua de vibração.................35 
FIGURA 12 - Arquitetura de um sistema especialista. ..............................................46 
FIGURA 13 - Estrutura de um sistema especialista...................................................47 
FIGURA 14 - Arquitetura simplificada do Expert SINTA ........................................53 
FIGURA 15 - Edição de variáveis no SINTA............................................................55 
FIGURA 16 - Editor de regras que possibilita a inclusão do grau de confiança. ......56 
FIGURA 17 - Exemplo de regra do sistema proposto criado com o Expert SINTA. 56 
FIGURA 18 - Resultado obtido com Expert SINTA. ................................................58 
FIGURA 19 - Componentes do SINTA VCL no Delphi. ..........................................60 
FIGURA 20 - Métodos de busca ................................................................................66 
FIGURA 21 - Espectro de freqüência de vibração no PRISM4.................................67 
FIGURA 22 - Valores em arquivo texto exportados pelo PRISM4...........................68 
FIGURA 23 - Leitura dos dados no sistema. .............................................................68 
FIGURA 24 - Simulador de falhas para coleta dos dados. ........................................69 
FIGURA 25 - Entrada dos dados no sistema..............................................................70 
FIGURA 26 - Valores já determinados dentro do sistema.........................................70 
FIGURA 27 - Resultados obtidos a partir dos dados de entrada................................71 
 
QUADRO 1 - Cronograma do TCC. ...........................Erro! Indicador não definido. 
QUADRO 2 - Representação matemática dos parâmetros de vibrações......................9 
QUADRO 3 - Relação entre a freqüência e tempo.....................................................12 
QUADRO 4 - Relação entre os tipos de medição. .....................................................13 
QUADRO 5 - Modelo para o desenvolvimento de regras dentro do Expert SINTA.57 
QUADRO 6 - Modelo para conclusão das regras no Expert SINTA.........................58 
 xi
QUADRO 7 - Componentes doTExpertSystem. ........................................................61 
QUADRO 8 - Algumas variáveis da base do conhecimento......................................64 
 
 
 
 xii
LISTA DE SIGLAS 
CPM - Ciclos por Minuto 
FFT - Fast Fourrier Transformer 
HZ - Hertz 
IA - Inteligência Artificial 
PLC - Program Logic Control 
RBM - Reliability Based Maintenance 
RCM - Reliability Centered Maintenance 
RMS - Root Mean Square 
RPM - Rotação por Minuto 
SDCD - Sistema Digital de Controle Distribuído 
SE - Sistema Especialista 
SINTA - Sistemas Inteligentes Aplicados 
SKF - Svenska Kullager Fabriken 
TCC - Trabalho de Conclusão de Curso 
TPM - Total Performance Maintenance 
UTI - Unidade de Terapia Intensiva 
VCL - Visual Component Library 
 
RESUMO 
Este trabalho foi elaborado com o intuito de auxiliar o analista de vibrações a 
diagnosticar defeitos em motores elétricos através da análise de vibrações. Estes 
defeitos, que na maioria das vezes são analisados através de espectros de vibração, 
tornam-se trabalhosos de se diagnosticar e facilmente passivo de erros. Para isto, foi 
necessária a criação de um sistema que otimizasse os diagnósticos de forma mais 
precisa e de fácil entendimento. Para tanto, foram feitos estudos das técnicas de 
Inteligência Artificial, no qual a técnica de Sistema Baseado em Conhecimento foi a 
mais apropriada. Esta por sua vez, coloca os Sistemas Especialistas como base 
principal do sistema em questão. Depois de escolhida a técnica e baseado no 
conhecimento heurístico do especialista, foram definidas as bases do conhecimento do 
Sistema Especialista. Além do recolhimento dos dados, foram montadas as interfaces 
de interação com o usuário e, também, foi feita a lapidação do sistema, ou seja, um 
refinamento até que se chegasse ao sistema ideal. Observou-se um resultado 
otimizado, ou seja, menos tempo na análise e melhor facilidade em solucionar o 
problema. Este trabalho irá contribuir para elaboração de novos projetos na área de 
análises de vibrações com o uso dos Sistemas Especialistas e na ajuda de se 
diagnosticar as falhas decorrentes das vibrações mecânicas. Além disso, o sistema 
apresentado ainda é um protótipo que pode ser aprimorado para que se consiga obter 
resultados cada vez mais precisos. 
 
 
Palavras-chave: Vibrações; Inteligência Artificial; Sistemas Especialistas; Sistema 
Baseado no conhecimento. 
 
ABSTRACT 
This work was elaborated with the intention of assisting the analysis of vibrations to 
diagnosis the defects in electric engines through the analysis of vibrations. These 
defects that in the major of the times are analyzed through vibration specters, become 
laborious to diagnose and easily passive of errors. For that it was necessary the 
creation of a system to optimize the diagnostic in a easiest way to do and to 
understand. For that it was necessary studies of the techniques of Artificial 
Intelligence, in which the technique of System Based on Knowledge were most 
appropriate, that in turn, places the Specialists Systems as main base of the system in 
question. After chosen the technique and with the heuristic acknowledgement of the 
specialist, the bases of the Specialists Systems had been defined. Beyond the collect of 
the data, the interfaces of interaction with the user had been mounted and also the 
refining of the system was made, or either, a refinement until it was close to the ideal 
system. An optimize result was shown, or either, less time in the analysis were 
observed and also better easiness in solving the problem. This work will go to 
contribute for elaboration of new projects in the area of analyses of vibrations with the 
use of the Specialists Systems, and in the aid of if diagnosis of the imperfections 
coming from the mechanical vibrations, moreover the presented system is still a 
prototype that can be improved so that it is possible to obtain even more precise 
results. 
 
 
Keywords: Vibrations; Artificial intelligence; Systems Specialists; System Based on 
the knowledge. 
 
1 INTRODUÇÃO 
1.1 Apresentação 
Nas grandes indústrias busca-se otimizar os processos de manufatura para obter 
cada vez mais lucros com a produção. Isto significa que as máquinas operam 24 horas 
por dia e 365 dias por ano, ou seja, ininterruptamente. Mas, por um motivo ou por 
outro, as máquinas e equipamentos acabam sendo danificadas, causando uma 
interrupção na produção. A interrupção no funcionamento de uma máquina pode gerar 
prejuízos se o tempo de parada for demasiadamente grande. 
As máquinas param de operar por diversos motivos, que vão desde o desgaste 
do material do qual estas são feitas, por fadiga, passando pelo mau uso e, por fim, por 
erros de operação imprevistos. A não operação de uma máquina implica em 
manutenção. A manutenção deve observar os motivos que levam à parada. Entretanto, 
é possível fazer manutenções periódicas de modo a minimizar os problemas gerados 
pelo tempo de parada de uma máquina. Dificilmente será obtido um tempo de parada 
igual a zero, mas se as técnicas de diagnósticos de falhas forem pesquisadas, o tempo 
poderá ser o menor possível. 
Uma das técnicas utilizadas para determinar as possíveis falhas em motores 
elétricos é o estudo das vibrações mecânicas que o mesmo gera na sua operação. 
Como os motores elétricos são a principal fonte de força mecânica nas indústrias, a 
determinação dos defeitos que ocorrem na sua operação permite evitar a parada das 
indústrias. O estudo das vibrações mecânicas em motores elétricos nasceu do conceito 
de manutenção preditiva, que consiste em prever ou antecipar a falha num motor 
 2
devido à vibração. Certamente os motivos que levam um motor a ser danificado, que 
não advém da vibração, são inúmeros. Como exemplo de causa de danos em motores 
elétricos, pode-se citar um curto-circuito não interrompido por um disjuntor motor (ou 
fusível), o bloqueio de rotor, entre outros, sendo estes apenas exemplos de problemas 
causados pela falha de operação do sistema elétrico. 
Este trabalho aborda a elaboração de um sistema computacional para determinar 
as causas de danos em motores elétricos através do estudo da vibração mecânica que o 
mesmo gera na operação, com o intuito de antecipar a sua falha. O sistema 
computacional a ser desenvolvido está baseado na tecnologia de sistemas especialistas, 
sendo os mesmos considerados como sistemas computacionais “inteligentes”, pois 
fazem parte da área de inteligência artificial. 
1.2 Descrição do problema 
O problema abordado neste trabalho é a identificação antecipada de possíveis 
falhas em um motor elétrico, através do estudo das vibrações mecânicas ocorridas na 
operação de motores elétricos. 
1.3 Justificativa 
Com o intuito de aumentar a rentabilidade das empresas, diminuindo o tempo 
de parada de máquinas para a manutenção, nasceu o conceito de manutenção preditiva. 
O objetivo da manutenção preditiva é antecipar as falhas nas máquinas através de 
acompanhamento de diversos parâmetros (SKF SERVICE, 2001). Neste trabalho 
busca-se identificar falhas nos motores elétricos com o uso do conceito de manutenção 
preditiva, porém a técnica empregada para detectar antecipadamente os defeitos em 
motores é a análise de vibrações. 
A análise de vibrações torna-se um dos mais importantes métodos de predição 
em vários ramos de atividade industrial. Os principais parâmetros analisados nas 
vibrações de máquinas rotativas, por exemplo, são deslocamento, velocidade e 
 3
aceleração, conforme KARDEC e NASCIF (2001). 
Atualmente no mercado existem, na maioria dos casos, apenas dispositivos para 
leitura de vibração e exibição das vibrações através de gráficos. Portanto, faz-se 
necessário armazenar tais dados para determinar diretamente odefeito que uma 
vibração irá produzir no motor. Caso o motor continue a sofrer tal vibração, isto irá 
causar um defeito no mesmo após um dado tempo. Este tempo não pode ser 
determinado diretamente, apenas pode-se estimá-lo através de análise de probabilidade 
e estatística. Este trabalho, portanto, vem de encontro aos anseios das equipes de 
manutenção que pretendem agilizar o processo de identificação dos possíveis defeitos 
que determinadas vibrações irão causar no motor. 
1.4 Objetivo geral 
Neste trabalho pretende-se desenvolver um sistema especialista para determinar 
possíveis defeitos que poderão ocorrer em motores elétricos, através da análise das 
vibrações mecânicas que ocorrem durante a operação do mesmo num ambiente 
industrial. 
1.5 Objetivos específicos 
O principal objetivo deste trabalho é implementar um sistema computacional 
para determinar preditivamente os defeitos que podem ocorrer num motor elétrico, 
através do estudo da análise de vibrações, empregando-se o conceito de sistemas 
especialistas. 
Além disso, busca-se desenvolver uma metodologia de análise de vibrações 
com o uso do sistema implementado, onde pretende-se verificar a viabilidade de 
utilizar a ferramenta computacional implementada para treinamento de recursos 
humanos. Isto significa que será implementada uma metodologia de identificação de 
defeitos em motores elétricos antecipadamente com o uso da ferramenta 
computacional. 
 4
1.6 Metodologia 
Para elaborar um sistema computacional capaz de determinar antecipadamente 
possíveis defeitos em motores elétricos através da análise de vibrações foi necessário 
realizar uma revisão bibliográfica sobre motores elétricos, manutenção, em especial, 
das técnicas de manutenção empregadas na indústria, das técnicas de análise de 
vibração em motores elétricos e, também, de sistemas especialistas. Nesta revisão 
pretendeu-se determinar o conceito de manutenção, por que ela deve ser feita, bem 
como os tipos de manutenção existentes. 
Com relação à análise de vibração foi necessário identificar como ela permite 
determinar antecipadamente possíveis defeitos em um motor elétrico, qual o 
procedimento para medir a vibração, quais os defeitos que um motor pode apresentar e 
quais são possíveis de detectar através deste tipo de análise. Foi feito também, um 
estudo de como é feita as medições de vibração, uma pesquisa sobre alguns 
instrumentos de medição disponíveis no mercado e como estas medições são feitas na 
indústria. 
Para implementar um sistema computacional para determinar as falhas em 
motores automaticamente, foi necessário verificar a existência de instrumentos que 
armazenem as informações medidas (dados de medição) de forma computacional, bem 
como tais informações são armazenadas (formato de arquivo). Posteriormente, fez-se 
necessário determinar uma linguagem de programação que permita trabalhar com tais 
dados e ao mesmo tempo facilite o desenvolvimento de um sistema especialista com 
base nestes dados. Nesta etapa, foi feito, em paralelo, um estudo sobre sistemas 
especialistas, para determinar o que eles são, como eles trabalham e o que é necessário 
para implementar um sistema deste porte. 
Conjuntamente com o estudo de sistemas especialistas, o modo de 
armazenamento das informações das vibrações em motores e do estudo de vibrações e 
possíveis falhas que um motor elétrico irá apresentar, foi desenvolvidas as regras do 
sistema especialista, observando o conhecimento factual (dados) e o conhecimento 
heurístico do especialista humano (engenheiro do conhecimento). Neste processo foi 
preciso determinar como é a integração das informações para obtenção da resposta 
 5
final, os seja, a integração dos dados adquiridos através da leitura das vibrações e das 
regras implementadas no sistema especialista. 
A última etapa consistiu em testar e validar o sistema, observado as regras 
implementadas, bem como a ordem em que as mesmas estão inseridas na base de 
conhecimento com o acompanhamento do especialista de manutenção. 
 
2 ANÁLISE DE VIBRAÇÕES MECÂNICAS 
Este capítulo trata de algumas das técnicas utilizadas para análise de vibrações 
em motores elétricos de indução. 
Este capítulo inicia abordando o conceito de vibração e suas causas, na seção 
2.1. Na seção 2.2 é apresentado um modelo matemático para vibração, considerando o 
movimento harmônico, embasado num movimento periódico, além de um movimento 
randômico. Na seção 2.3 são apresentados os fundamentos da medição de vibração, 
considerando os seus parâmetros. Na seção 2.4 são apresentados os transdutores, 
responsáveis por medir efetivamente a vibração mecânica, sendo que os transdutores 
são os dispositivos responsáveis pela conversão da vibração num sinal elétrico 
correspondente. Na seção 2.5 é feita uma breve conclusão sobre vibração. 
2.1 Vibração mecânica 
Vibrações mecânicas podem ser geradas intencionalmente para produzir um 
trabalho útil, como em equipamentos mecânicos grandes, porém a vibração 
normalmente é considerada indesejável, e sua presença em equipamentos rotativos 
acelera consideravelmente o desgaste do mesmo, provocando quebras e, por 
conseguinte paradas inoportunas, elevando os custos de produção. Na prática a 
vibração existe devido a efeitos dinâmicos, tolerâncias de fabricação, folgas, atrito 
entre partes de contato, forças desequilibradas em elementos rotativos e recíprocos. 
Para compreender os fundamentos do princípio da análise de vibrações, será 
preciso compreender também o que é vibração mecânica. Vibração mecânica é um 
tipo de movimento, no qual se considera uma massa reduzida a um ponto ou partícula 
 7
submetida a uma força. A ação de uma força sobre o ponto obriga-o a executar um 
movimento vibratório. Um corpo é dito estar vibrando, quando ele descreve um 
movimento de oscilação em torno de uma posição de referência (PREDITIVA, 1999). 
Para corroborar, KARDECK e NASCIF (2001, p. 228) dizem que “vibração é um 
fenômeno que está presente em qualquer sistema à medida que este responde a uma 
excitação”. 
A vibração envolve desde o desbalanceamento do eixo do rotor de um motor 
elétrico, até um parafuso mal apertado na base de fixação do motor. A vibração é 
prejudicial ao motor, pois o mesmo pode vir a queimar em função da mesma, com o 
passar do tempo. Por exemplo, pode-se citar o caso do desbalanceamento do rotor que 
a partir de um dado ponto começa a “trancar”, fazendo com que o motor não gire e isto 
certamente causará sua queima. 
A vibração, portanto, é um elemento indesejável ao funcionamento do motor e, 
desta forma, a mesma deve ser minimizada, uma vez que não pode ser extinta, 
mecanicamente falando. A análise da vibração em um motor elétrico permite que uma 
equipe de manutenção determine antecipadamente os possíveis defeitos que um motor 
poderá apresentar se a vibração persistir. Isto significa que para poder implementar um 
sistema especialista para identificação de defeitos em motores elétricos através da 
análise de vibração é preciso saber o que é vibração, como medi-la e que tipos de 
defeitos a vibração poderá causar nos motores, se a mesma persistir. 
A vibração é um fenômeno repetitivo e, portanto, de tempos em tempos, muitas 
vezes com intervalos de tempo constante, a mesma ocorre. Assim, pode-se definir uma 
grandeza chamada freqüência, ou repetibilidade, como a ocorrência de um evento por 
intervalo de tempo. O numero de vezes de movimentos completos (ciclos), tomados 
durante o período de um segundo é chamado de freqüência. A freqüência é medida em 
hertz, o que corresponde a um ciclo por segundo (SKF SERVICE, 2001). 
Os fenômenos da vibração podem ser encontrados em muitas situações físicas,como por exemplo, se pressionada uma régua com mais os menos trinta porcento 
sobre uma mesa e na parte restante aplica-se uma pequena força, a mesma irá vibrar e 
este movimento repetir-se-á até que a força seja suprimida com o passar do tempo 
 8
(amortecimento). Além deste caso, pode-se citar o caso de uma corda de um violino, 
bem como o pêndulo de um relógio de parede. Isto pode ser observado na figura 1. 
 
FIGURA 1 - Várias situações onde um corpo executa movimento vibratório. 
(Fonte: MÁXIMO e ALVARENGA, 2000). 
Pode-se dizer que a vibração está presente em qualquer sistema à medida que 
este responde a uma excitação. Isso é válido para um eixo de um compressor 
centrífugo, por exemplo, assim como para uma asa de um avião em vôo, as molas de 
vagão de trem etc. Os parâmetros de vibração relacionados com máquinas rotativas 
são usualmente expressos em termos de deslocamento, velocidade e aceleração. 
Todos os três representam “o quanto” o equipamento está vibrando. A 
freqüência é a outra variável de importância na análise de vibração, que ajuda a 
identificar a origem da vibração, ou seja, “o que” está causando a vibração. 
Finalmente, a fase indica “onde o ponto pesado se encontra em relação ao sensor de 
vibração”. 
Velocidade é a medição de quão rápido o objeto se move de zero a pico e isto é 
normalmente mensurado em milímetros por segundo (mm/s), no sistema métrico. As 
medições de velocidade são mais precisas devido ao fato de que a velocidade não é 
uma freqüência relacionada (SKF SERVICE, 2001). 
Ainda, deslocamento é a medida de quão longe o objeto se move de um pico a 
outro da onda, em relação a uma referência. Sua unidade é mensurada em microns, no 
 9
sistema métrico. Deslocamento é relacionado à freqüência (SKF SERVICE, 2001). 
Aceleração é a razão de mudança de velocidade de zero a pico e é normalmente 
medida em unidades de força gravitacional (g’s) conforme sistema métrico. 
Isto significa que altas freqüências geram altos níveis de aceleração e 
aceleração é relacionada à freqüência (BROCH, 1980). 
2.2 Análise matemática de vibrações 
Os parâmetros apresentados anteriormente são representados matematicamente 
no Quadro 1. 
QUADRO 1 - Representação matemática dos parâmetros de vibrações. 
Parâmetros Valores 
Deslocamento x Α sen ωt 
Velocidade v Aω cos ωt = dx/dt 
Aceleração a - Aω2 sen ωt = dv/dt 
Onde: 
A = amplitude do vetor de zero a pico em mm. 
ω = velocidade angular em rad/segundo 
t = tempo em segundos. 
Como ω = 2πƒ, onde ƒ = freqüência em ciclos/segundos, substituindo nas 
fórmulas de deslocamento, velocidade e aceleração, verifica-se que: 
• A amplitude de deslocamento independe da freqüência; 
• A amplitude de velocidade crescerá proporcionalmente à freqüência; 
• A amplitude de velocidade crescerá com o quadrado da freqüência. 
Para um valor constante da amplitude de deslocamento e se for substituído 
ω por 2πƒ, tem-se que: 
ν = Α 2πƒ 
a = A (2πƒ)2 
 10
Essas relações serão úteis para compreender melhor qual variável deve ser 
acompanhada. 
2.2.1 Sinais da vibração 
Todo movimento físico de um equipamento ou movimento de rotação em uma 
maquina é normalmente referido a vibrações. Desde o inicio das atividades de 
manutenção, os inspetores tentam mensurar o “tamanho” da vibração através dos 
sentidos humanos, porém este não é o melhor caminho. 
Com a evolução da eletrônica, foi possível desenvolver equipamentos para a 
coleta e análise de dados, visto que a conversão dos sinais mecânicos para sinais 
elétricos é o melhor caminho. O meio de conversão dos sinais mecânicos para sinais 
elétricos são os transdutores. Transdutor nada mais é de que um equipamento físico 
acoplado a um equipamento que apresenta vibração que é capaz de transformar o 
movimento mecânico realizado em um sinal elétrico. 
O sinal de saída de um transdutor é proporcional a quão rápido (freqüência) e a 
quão grande (amplitude) é o movimento. A freqüência fornece qual é a fonte de 
vibração do equipamento e a amplitude qual é a sua severidade. Os movimentos serão: 
harmônicos, periódicos e/ou randômicos. Todo movimento harmônico é periódico, 
porém nem todo movimento periódico é harmônico. Já o movimento randômico 
acontece quando não podemos predizer a maneira com que a máquina se comporta. 
2.2.2 Movimento periódico 
O movimento oscilatório pode repetir-se regularmente, como no pêndulo de um 
relógio, ou apresentar irregularidade considerável, como em eventos da natureza 
(terremotos). Quando o movimento se repete a intervalos regulares de tempo (T) é 
denominado movimento periódico. 
2.2.3 Movimento harmônico 
A forma mais simples de movimento periódico é o movimento harmônico. Para 
 11
ilustrar este conceito, pode-se considerar o seguinte exemplo: uma massa suspensa por 
uma mola que seja subitamente deslocada de sua posição de equilíbrio irá oscilar em 
torno desse “equilíbrio” com um movimento harmônico simples. Se for elaborado um 
gráfico que relaciona a distância da massa à posição de equilíbrio e o tempo, a curva 
obtida será uma senóide. O movimento harmônico é muitas vezes representado como 
projeção numa linha reta de um ponto que se move numa circunferência a uma 
velocidade constante, como mostra a figura 2. 
 
FIGURA 2 - Exemplo gráfico de um movimento harmônico. 
(Fonte: LAFRAIA, 2001). 
2.2.4 Movimento randômico 
O movimento randômico ocorre de uma maneira aleatória e contém todas as 
freqüências em uma faixa específica de freqüência, podendo ser também chamado de 
ruído. Movimento randômico é cada movimento que não é repetitivo em intervalos de 
tempo constates Ex.: o estourar de pipocas dentro de uma panela. 
2.2.5 Relação entre tempo e freqüência 
Para explicar a relação entre tempo e freqüência é utilizado o seguinte exemplo: 
tomando-se uma linha AC, cuja freqüência é de 60 ciclos por segundo, isto significa 
que a cada período de tempo de um segundo 60 ciclos estão presentes. Por outro lado 
fica inviável observar durante um período de um segundo e contar o numero de ciclos. 
Pode-se medir o período de tempo para um ciclo e calcular sua freqüência (quadro 2). 
O período é recíproco da freqüência e vice-versa. Assim, se 60 ciclos ocorrem em um 
 12
segundo, então, dividindo 1 por 60 tem-se o período para cada ciclo. Quando for 
determinada a freqüência a partir de um período de tempo para um ciclo, divide-se 1 
pelo período de tempo. Matematicamente, tem-se: 
QUADRO 2 - Relação entre a freqüência e tempo. 
f = 1/T f = 1/0.0167 f = 60 Hz 
 
Se 60 ciclos ocorrem em um segundo, então o período de tempo para cada um 
ciclo é de 0.0167 segundos. Perceba que o período para um ciclo de todas as 
freqüências acima de 1 Hz será menor que um segundo. 
Para relacionar a freqüência com o tempo, deve-se considerar sua definição. 
Freqüência é o numero de ciclos que ocorrem em um período de tempo. Freqüência é 
usualmente identificada por “ciclos por segundo” ou Hertz (Hz). A conversão de ciclos 
por segundo (Hz) para ciclos por minuto (CPM) é bastante simples e apresenta o 
tempo em função da rotação do equipamento. Matematicamente, tem-se: 
CPM = Hz * 60 
2.2.6 Amplitude de medição 
Existem quatro maneiras diferentes de expressar o nível de amplitude de uma 
medição: Pico-a-Pico, Pico, RMS, e Valor-médio. A medição pico-a-pico mostra o 
nível de vibração do topo do pico de positivo a base do pico negativo. Esta medição se 
refere à amplitude total de deslocamento do equipamento em relação a uma referência 
(zero). Indicando o percurso máximo da onda, este valor pode ser útil onde o 
deslocamento vibratório de uma parte de máquina é crítico para a tensão máxima ou 
onde a folga mecânica é fatorlimitante. 
A medição de pico mostra o nível de vibração do topo do pico positivo á linha 
de referencia (zero). Este é um valor particularmente válido para a indicação de 
choques de curta duração porém, indica somente a ocorrência do pico, não levando em 
consideração o seu histórico no tempo da onda. 
A medição de valor-médio retificado, representa 63,7% do valor de pico da 
 13
onda senoidal. Este valor calculado é exato somente quando a onda medida é uma 
senóide pura. Este é um valor que leva em consideração o histórico no tempo da onda, 
mas na prática é de interesse limitado, por não estar relacionado diretamente com 
qualquer quantidade física útil. 
A medição do valor médio quadrático (RMS – Root Mean Square), também 
conhecido como valor eficaz, é a verdadeira representante de valor médio da curva. O 
valor eficaz (RMS) pode ser calculado através da seguinte equação: 
(cos45º * 0-Pico) = 0.707 * 0-Pico 
Uma outra maneira de obter o valor eficaz é através da aquisição do Valor 
eficaz verdadeiro (calculado pela raiz quadrada da media do somatório dos quadrados 
de pontos da curva). Portanto, o valor eficaz é a medida de nível mais relevante, 
porque leva em consideração o histórico no tempo da onda e dá um valor de nível, o 
qual é diretamente relacionado à energia contida na vibração e, portanto, à capacidade 
destrutiva da mesma. A seguir, o quadro 3 mostra um resumo das relações 
matemáticas descritas anteriormente. 
QUADRO 3 - Relação entre os tipos de medição. 
Descrição Valores 
Valor médio 0.637 * Pico 
Valor médio 0.90 * Pico 
Pico-a-pico 2 * Pico 
Pico 1.414 * RMS 
Pico 1.57 * Valor médio 
RMS 0.707 * Pico 
RMS 1.11 * Valor médio 
2.3 Medição de vibração 
Para a realização da medição de vibração, devem ser observados alguns 
parâmetros. Estes parâmetros são especificados a seguir. Uma vez identificados tais 
parâmetros, ainda é necessária a realização da escolha do parâmetro a ser medido, o 
 14
que é apresentado na seção 2.3.2. 
2.3.1 Parâmetros de vibração 
Os parâmetros de medição de vibração são: Deslocamento, Velocidade ou 
Aceleração. Observando a vibração de um componente simples, como uma lâmina 
fina, consideramos amplitude da onda, como sendo o deslocamento físico da 
extremidade da lâmina, para ambos os lados da posição de repouso. Pode-se também 
descrever o movimento da ponta da lâmina em termos de sua velocidade e da sua 
aceleração. 
Qualquer que seja o parâmetro considerado, deslocamento, velocidade ou 
aceleração, a forma da onda e o período da vibração permanecem similares. A 
divergência principal é a diferença de fase entre os parâmetros. 
2.3.2 Escolha dos parâmetros de vibração 
Cada parâmetro tem um comportamento característico em função da 
freqüência. Se for montado um gráfico com os parâmetros descritos pode-se ter o nível 
e vibração em função da freqüência, como mostra a figura 3. 
 
FIGURA 3 - Parâmetros de vibração relacionados à freqüência. 
(Fonte: PREDITIVA, 1999). 
 15
Deve-se observar que os picos nos espectros de cada parâmetro ocorre na 
mesma freqüência e cada parâmetro a seu modo informa a localização da vibração. O 
deslocamento, por exemplo, realça componentes de baixa freqüência, sendo 
recomendado para medições abaixo de 10 Hz ou seja, 600 rpm. Deslocamento é 
muitas vezes usado como uma indicação de desbalanceamento em partes de máquinas 
rotativas, pois amplitudes relativamente grandes acorrem na freqüência de rotação de 
um eixo com rotor desbalanceado. 
Devido a isto, em balanceamento de campo, a medição de deslocamento 
apresenta boa performance até 20 Hz (ou 1200 rpm) e eventualmente até 30 Hz (ou 
1800 rpm), dependendo da rigidez do sistema. Entretanto, normalmente acima de 20 
Hz utiliza-se à velocidade eficaz como parâmetro de medição para balanceamento de 
campo. 
Os sistemas mecânicos em geral, apresentam deslocamentos vibratórios 
significativos somente em baixas freqüências, o que limita o uso do parâmetro 
deslocamento em uma análise de espectro com faixa ampla de freqüência, ou seja, 
encontraremos baixos valores de deslocamento em vibrações de alta freqüência com 
poder destrutivo significativo, que seriam revelados usando como parâmetro de 
medição a velocidade ou aceleração dependendo da faixa de freqüência. 
Componentes de alta freqüência são bem representados com o uso de 
aceleração como parâmetro, recomendando sua aplicação, como por exemplo, na 
monitoração de rolamentos entre 1000 Hz a 10000 Hz de faixa de freqüência. A 
velocidade de vibração é o parâmetro menos influenciado por ruídos de baixa ou de 
alta freqüência, mostrando-se num espectro a mais aplainada das curvas, sendo por 
isso o parâmetro normalmente escolhido para avaliação da severidade da vibração ou a 
análise da mesma, entre 10 Hz e 1000 Hz. 
2.4 Transdutores 
Transdutores são componentes eletrônicos usados para leitura de vibrações em 
máquinas rotativas e são classificados em dois tipos: absoluto e relativo. Estes 
 16
conceitos serão abordados nas seções 2.4.1 e 2.4.2. 
O transdutor transforma um sinal de vibração mecânica em um sinal elétrico, 
que é transmitido ao instrumento de medição, através do cabo que liga o transdutor ao 
instrumento. Todo transdutor tem uma freqüência própria de ressonância, e se o sinal 
de vibração medido apresenta componentes próximos a estas freqüências de 
ressonância, então o resultado da leitura é totalmente impreciso. 
A escolha do ponto de medição de um elemento de maquina é de fundamental 
importância. A vibração a ser captada pelo transdutor, percorre um caminho desde a 
fonte de vibração até o ponto de medição onde está fixado o transdutor. Para manter 
uma boa qualidade de medição, este caminho deve ser o mais direto possível. A 
medida em que o sinal de vibração precisar percorrer maior distancia e passar por 
descontinuidades (juntas formadas pelas partes que compõe a maquina), maior será a 
deformação deste sinal, prejudicando sensivelmente a medição e seu diagnóstico. A 
forma com que o transdutor é fixado no ponto de medição altera sua freqüência de 
ressonância e conseqüentemente o alcance da freqüência de interesse da medição. 
2.4.1 Transdutor absoluto 
O transdutor absoluto é o mais comumente usado em medições de vibrações. 
Ele é preparado para medir um dos três parâmetros: deslocamento, velocidade ou 
aceleração, e a instrumentação eletrônica pode converter o parâmetro medido nos 
outros dois quando selecionado pelo usuário. Quando preparado para medir velocidade 
ou deslocamento, o transdutor absoluto é também conhecido por pick-up, e para 
aceleração, como acelerômetro piezelétrico, conforme mostrado na figura 4. 
 17
 
FIGURA 4 - Transdutor absoluto montado em um mancal de rolamento. 
(Fonte: PREDITIVA, 1999) 
2.4.2 Transdutor relativo 
O transdutor relativo é usado sem contato direto com o eixo do equipamento a 
ser monitorado (figura 5) e também utilizado em máquinas onde pequenos 
deslocamentos podem danificar partes girantes (turbinas, por exemplo) e se tais 
deslocamentos não forem percebidos na carcaça do mancal, então a medição com 
transdutor sem contato é indicada. Também é valida a recomendação para medição em 
componentes de massa muito pequena, onde o transdutor absoluto prejudica a medição 
devido a seu peso. 
 18
 
FIGURA 5 - Transdutor relativo montado em um mancal de rolamento. 
(Fonte: PREDITIVA, 1999) 
2.4.3 Montagem dos Transdutores 
O transdutor absoluto (figura 4) é montado, por exemplo, em mancais de 
sustentação de um eixo com seu rotor, onde mede a vibração total existente no mancal. 
O transdutor relativo (figura 5) é montado no mancal de forma a medir a vibração noeixo somente, ou seja, o deslocamento entre o eixo e seu alojamento no mancal. 
2.5 Conclusão 
Como foi visto anteriormente, a vibração está presente no dia-dia de várias 
formas, seja ela excitada dinâmica ou estaticamente. É sabido, também, que todo corpo 
que recebe excitação produz vibração. Além disso, é importante verificar o quanto esse 
corpo está vibrando, por isso essa vibração é limitada à sua amplitude. 
A vibração não é somente representada matematicamente de uma única forma. 
Há vários fatores dentro de uma vibração produzida que merecem ser analisados mais 
detalhadamente, pois a mesma produz vários sinais que modulados ou filtrados 
 19
resultam em uma única variável. Dentre estes sinais pode-se destacar o deslocamento, 
velocidade e aceleração. Esses sinais também produzem movimentos característicos de 
cada um. 
Hoje, estes sinais mecânicos produzidos pelas vibrações são transformados em 
sinais elétricos através de transdutores que, captados e modulados em equipamentos 
específicos, são melhores estudados e analisados. 
No trabalho especificamente, é analisado qual o melhor parâmetro a ser usado 
para aplicação do software do sistema especialista para análise de vibrações em 
motores elétricos. Todos os assuntos abordados neste capítulo ajudam na boa 
elaboração do sistema especialista, devido ao grande embasamento de dados 
relevantes para a conclusão do mesmo. 
 20
3 TIPOS DE MANUTENÇÃO 
Na seção 3.2 aborda-se sobre manutenção corretiva; na seção 3.3 é abordada a 
preventiva, na seção 3.4 a preditiva e na seção 3.5 a detectiva. Na seção 3.6 é feita uma 
abordagem específica sobre técnicas de manutenção preditiva e na seção 3.7 uma 
breve conclusão. 
3.1 Introdução 
Na indústria, uma das atividades importantes para a produção de manufaturados 
e a manutenção das máquinas envolvidas no processo de fabricação. A maneira pela 
qual é feita a intervenção nos equipamentos, sistemas ou instalações caracteriza os 
vários tipos de manutenção existentes. 
Existe uma variedade muito grande de denominações para classificar a atuação 
da manutenção. Não raramente essa variedade provoca uma certa confusão na 
caracterização dos tipos de manutenção. Por isso, é importante uma caracterização 
mais objetiva dos diversos tipos de manutenção, desde que, independente das 
denominações, todos se encaixem em um dos cinco tipos, que são: manutenção 
corretiva não planejada, manutenção corretiva planejada, manutenção preventiva, 
manutenção preditiva, manutenção detectiva.(KARDECK e NASCIF, 2001). 
Os vários tipos de manutenção podem ser também considerados como políticas 
de manutenção, desde que a sua aplicação seja o resultado de uma definição gerencial 
ou política global de instalação, baseada em dados técnico-econômicos. Várias 
ferramentas disponíveis e adotadas hoje em dia têm no nome a palavra manutenção, 
embora não sejam novos tipos de manutenção, mas ferramentas que permitem a 
 21
aplicação dos tipos principais de manutenção citados anteriormente. Dentre elas, 
destacam-se: manutenção produtiva total (TPM - Total Performance Maintenance), 
manutenção centrada na confiabilidade (RCM - Reliability Centered Maintenance), 
manutenção baseada na confiabilidade (RBM - Reliability Based Maintenance). 
(KARDECK e NASCIF, 2001). 
3.2 Manutenção corretiva 
A manutenção mais primitiva utilizada num ambiente industrial é a manutenção 
corretiva, também conhecida como manutenção reativa. Esta metodologia foi muito 
utilizada na época em que as manufaturas eram feitas artesanalmente passaram a ser 
fabricadas com máquinas, que obviamente quebravam após certo tempo de uso. Após 
a quebra (daí o nome reativa) os responsáveis pela manutenção procuram então 
corrigir o defeito, colocando os equipamentos novamente na linha de produção. 
Evidentemente que os custos deste procedimento são altos, principalmente se somado 
os custos de reparos, as paradas inesperadas de produção o que praticamente levou à 
obsolescência da manutenção corretiva. Nos dias de hoje, somente em casos muito 
especiais se utiliza essa técnica. A manutenção corretiva só tem sentido quando se está 
trabalhando com equipamentos que possuem reservas e onde os custos de uma 
modalidade de manutenção mais moderna são superiores à troca do equipamento 
quebrado. 
Manutenção corretiva é a atuação para a correção da falha ou do desempenho 
menor que o esperado (KARDECK e NASCIF, 2001). Ao atuar em um equipamento 
que apresenta um defeito ou um desempenho diferente do esperado estamos fazendo 
manutenção corretiva. Assim, a manutenção corretiva não é, necessariamente, a 
manutenção de emergência. 
Convém observar que existem duas condições específicas que levam à 
manutenção corretiva: 
a) Desempenho deficiente apontado pelo acompanhamento das variáveis 
operacionais. 
 22
b) Ocorrência de falha. 
Desse modo, a ação principal na manutenção corretiva é corrigir ou restaurar as 
condições de funcionamento do equipamento ou sistema. 
A manutenção corretiva pode ser dividida em duas classes: 
• Manutenção Corretiva não Planejada. 
• Manutenção Corretiva Planejada. 
A manutenção corretiva não planejada é a correção da falha de maneira 
aleatória (KARDECK e NASCIF, 2001). Caracteriza-se pela atuação da manutenção 
em fato já ocorrido, seja este falha ou um desempenho menor que o esperado. Não há 
tempo para preparação do serviço. Infelizmente ainda é mais praticado do que deveria. 
Normalmente a manutenção corretiva não planejada implica altos custos, pois a 
quebra inesperada pode acarretar perdas de produção, perda da qualidade do produto e 
elevados custos indiretos de manutenção. Além disso, quebras aleatórias podem ter 
conseqüências bastante graves para o equipamento, isto é, a extensão dos danos pode 
ser bem maior. Em plantas industriais e processo contínuo (petróleo, petroquímico, 
cimento etc.) estão envolvidas no seu processamento elevadas pressões, temperaturas, 
vazões, ou seja, a quantidade de energia desenvolvida no processo é considerável. 
Interromper processamentos desta natureza de forma abrupta para reparar um 
determinado equipamento compromete a qualidade de outro que vinham operando 
adequadamente, levando-os a colapsos após a partida ou a uma redução de campanha 
da planta. Exemplo típico é o surgimento de vibrações em grandes máquinas que 
apresentavam funcionamento suave antes da ocorrência. 
Quando uma empresa tem a maior parte de sua manutenção corretiva na classe 
não planejada, seu departamento de manutenção é comandado pelos equipamentos e o 
desempenho empresarial da organização, certamente, não está adequado às 
necessidades de competitividade atuais. As análises conjuntas, levando em conta os 
outros fatores, definirá a melhor política. 
A figura 6, mostra a representação da manutenção corretiva não planejada de 
um determinado equipamento ou sistema, onde se observa que o tempo até a falha é 
aleatório e t0 – t1 é diferente de t2 – t3. A figura 6 juntamente com as figuras 7 e 8 
 23
representam equipamentos que apresentam uma queda de desempenho com o tempo. 
 
FIGURA 6 - Manutenção corretiva não planejada. 
(Fonte: KARDEC e NASCIF, 2001) 
O aspecto das curvas é apenas didático, não devendo ser considerado que o 
equipamento apresenta queda de desempenho logo após ter entrado em operação. O 
patamar de estabilidade pode ser bastante grande, seguido de uma queda gradual ou 
abrupta no desempenho. É importante observar, ainda, que existem equipamentos que 
não tem esse padrão de comportamento, apresentando um desempenho constante ao 
longo do tempo, seguido de falha instantânea. Um exemplo clássico desse tipo de 
equipamento é as lâmpadas. 
Diferentementeda manutenção corretiva não planejada, conforme KARDEC e 
NASCIF (2001, p. 38), “A Manutenção Corretiva Planejada é a correção do 
desempenho menor que o esperado ou da falha, por decisão gerencial, isto é, pela 
atuação em função de acompanhamento preditivo ou pela decisão de operar até a 
quebra”.Um trabalho planejado é sempre mais econômico, mais rápido e mais seguro 
do que um trabalho não planejado. Ele será sempre de melhor qualidade. 
A característica principal na manutenção corretiva planejada é função da 
qualidade da informação fornecida pelo acompanhamento do equipamento. Mesmo 
que a decisão gerencial seja de deixar o equipamento funcionar até a quebra, essa é 
uma decisão conhecida e algum planejamento pode ser feito quando a falha ocorrer. 
Por exemplo, substituir o equipamento por outro idêntico, ter um “kit” para reparo 
rápido, preparar o posto de trabalho com dispositivos e facilidades. 
A adoção de uma política de manutenção corretiva planejada pode advir de 
 24
vários fatores: 
• Possibilidade de compatibilizar a necessidade da intervenção com os 
interesses da produção; 
• Aspectos relacionados com a segurança – a falha não provoca nenhuma 
situação de risco para o pessoal ou para a instalação; 
• Melhor planejamento dos serviços; 
• Garantia da existência de sobressalentes, equipamentos e ferramental; 
• Existência de recursos humanos com a tecnologia necessária para a 
execução dos serviços e em quantidade suficiente, que podem, inclusive, 
ser buscados externamente à organização. 
Para exemplificar: quanto maiores forem as implicações da falha na segurança 
pessoal e operacional, nos custos intrínsecos dela, nos compromissos de entrega da 
produção, maiores serão as condições de adoção da política de manutenção corretiva 
planejada. 
3.3 Manutenção preventiva 
Após a manutenção corretiva, uma das técnicas que surgiram para reduzir os 
custos de manutenção foi a manutenção preventiva. E, conforme KARDECK e 
NASCIF (2001, p. 39), “A Manutenção Preventiva é a atuação realizada de forma a 
reduzir ou evitar a falha ou queda no desempenho, obedecendo a um plano 
previamente elaborado, baseado em intervalos definidos de tempo”. 
Inversamente à política de manutenção corretiva, a manutenção preventiva 
(figura 7) procura obstinadamente evitar a ocorrência de falhas, ou seja, procura 
prevenir. Em determinados setores, como na aviação, a adoção de manutenção 
preventiva é imperativa para determinados sistemas ou componentes, pois o fator 
segurança se sobrepõe aos demais. 
Como nem sempre os fabricantes fornecem dados precisos para adoção dos 
planos de manutenção preventiva, além das condições operacionais e ambientais 
influírem de modo significativo na expectativa de degradação dos equipamentos, a 
 25
definição de periodicidade e substituição deve ser estipulada para cada instalação ou 
no máximo plantas similares operando em condições também similares. 
Isso leva à existência de duas situações distintas na fase inicial da operação: 
a) Ocorrência de falhas antes de completar o período estipulado, pelo mantenedor, para 
a intervenção. 
b)Abertura do equipamento/reposição de componentes prematuramente. 
Evidentemente, ao longo da vida útil do equipamento não pode ser descartada a 
falha entre duas intervenções preventivas, o que, obviamente, implicará uma ação 
corretiva. 
 
FIGURA 7 - Manutenção preventiva 
(Fonte: KARDEC e NASCIF, 2001) 
Os seguintes fatores devem ser levados em consideração para adoção de uma 
política de manutenção preventiva: 
• Quando não é possível a manutenção preditiva. 
• Aspectos relacionados com a segurança pessoal ou da instalação que 
tornam mandatória a intervenção, normalmente para substituição de 
componentes. 
• Por oportunidade em equipamentos críticos de difícil liberação 
operacional. 
• Riscos de agressão ao meio ambiente. 
• Em sistemas complexos e/ou de operação contínua. Ex: petroquímica, 
siderurgia, indústria automobilística etc. 
A manutenção preventiva será tanto mais conveniente quanto maior fora 
 26
simplicidade na reposição; quanto mais altos forem os custos de falhas; quanto mais 
falhas prejudicarem a produção e quanto maiores forem as implicações das falhas na 
segurança pessoal e operacional. 
Se, por um lado, a manutenção preventiva proporciona um conhecimento prévio 
das ações, permitindo uma boa condição de gerenciamento das atividades e 
nivelamento de recursos, além de previsibilidade de consumo de materiais e 
sobressalentes, por outro promove, via de regra, a retirada do equipamento ou sistema 
de operação para execução dos serviços programados. Assim, possíveis 
questionamentos à política de manutenção preventiva sempre serão levantados em 
equipamentos, sistemas ou plantas onde o conjunto de fatores não seja suficiente 
mente forte ou claro em prol dessa política. 
Outro ponto negativo com relação à manutenção preventiva é a introdução de 
defeitos não existentes no equipamento devido a: 
• Falha humana; 
• Falha de sobressalentes; 
• Contaminações introduzidas no sistema de óleo; 
• Danos durante partidas e paradas; 
• Falhas dos procedimentos de manutenção. 
3.4 Manutenção preditiva 
A manutenção preditiva, também conhecida por manutenção sob condição ou 
manutenção com base no estado do equipamento é definida da seguinte forma: 
“Manutenção preditiva é a atuação realizada com base em modificação de parâmetro 
de condição ou desempenho, cujo acompanhamento obedece a uma sistemática”.(SKF 
SERVICE, 2001, p. 228). 
 A manutenção preditiva é a primeira grande quebra de paradigma na 
manutenção e tanto mais se intensifica quanto mais o conhecimento tecnológico 
desenvolve equipamentos que permitam a avaliação confiável das instalações e 
sistemas operacionais em funcionamento. 
 27
 Seu objetivo é prevenir falhas nos equipamentos ou sistemas através de 
acompanhamento de parâmetros diversos, permitindo a operação contínua do 
equipamento pelo maior tempo possível. Na realidade o termo associado à manutenção 
preditiva é o de predizer as condições dos equipamentos. Ou seja, a manutenção 
preditiva privilegia a disponibilidade à medida que não promove a intervenção nos 
equipamentos ou sistemas, pois as medições e verificações são efetuadas com o 
equipamento produzindo. 
 Quando o grau de degradação se aproxima ou atinge o limite previamente 
estabelecido, é tomada a decisão de intervenção. Normalmente este tipo de 
acompanhamento permite a preparação prévia do serviço, além de outras decisões e 
alternativas relacionadas com a produção. De forma mais direta, podemos dizer que a 
manutenção preditiva prediz as condições dos equipamentos, e quando a intervenção é 
decidida o que se faz, na realidade, é uma manutenção corretiva planejada. 
As condições básicas para se adotar a manutenção preditiva são as seguintes: 
• O equipamento, sistemas ou instalação devem permitir algum tipo de 
monitoramento/medição; 
• O equipamento, sistema ou instalação devem merecer esse tipo de ação, 
em função dos custos envolvidos; 
• As falhas devem ser oriundas de causas que possam ser monitoradas ter 
sua progressão acompanhada; 
• Seja estabelecido um programa de acompanhamento, análise e 
diagnóstico, sistematizado. 
 
Os fatores indicados para análise da adoção de política de manutenção preditiva 
são os seguintes: 
• Aspectos relacionados com a segurança pessoal e operacional; 
• Redução de custos pelo acompanhamento constante das condições dos 
equipamentos, evitando intervenções desnecessárias; 
• Manter os equipamentos operando, de modo seguro, por mais tempo. 
 
 28
A redução de acidentes por falhas “catastróficas” em equipamentos é 
significativa. Também a ocorrênciade falhas não esperadas fica extremamente 
reduzida, o que proporciona, além do aumento de segurança pessoal e da instalação, 
redução de paradas inesperadas da produção que, dependendo do tipo de planta, 
implicam consideráveis prejuízos. 
Os custos envolvidos na manutenção preditiva devem ser analisados por dois 
ângulos: 
• O acompanhamento periódico através de instrumentos/aparelhos de 
medição e análise não é muito elevado e quando maior o progresso na 
área de microeletrônica, maior a redução dos preços. A mão-de-obra 
envolvida não apresenta custo significativo, haja vista a possibilidade de 
acompanhamento, também, pelos operadores. 
• A instalação de sistemas de monitoramento contínuo (on line) apresenta 
um custo inicial relativamente elevado. Em relação aos custos 
envolvidos, estima-se que o nível inicial de investimento é de 1% do 
capital total do equipamento a ser monitorado e que um programa de 
acompanhamento de equipamentos bem gerenciado apresenta uma 
relação custo/benefício de 1/5. 
 
No tocante à produção, a manutenção preditiva é a que oferece melhores 
resultados, pois intervém o mínimo possível na planta, conforme mencionado 
anteriormente. 
É fundamental que a mão-de-obra da manutenção responsável pela análise e 
diagnóstico seja bem treinada. Não basta medir; é preciso analisar os resultados e 
formular diagnósticos. Embora isso possa parecer óbvio é comum encontrar-se, e 
algumas empresas, sistemas de coleta e registro de informações de acompanhamento 
de manutenção preditiva que não produzem ação de intervenção de qualidade 
equivalente aos dados registrados. 
A figura 8 mostra a relação entre tempo e desempenho da manutenção 
preditiva. 
 29
 
FIGURA 8 - Manutenção preditiva. 
(Fonte: KARDEC e NASCIF, 2001) 
3.5 Manutenção detectiva 
Essa é técnica de manutenção é a mais recente dentre as citadas anteriormente, 
ela começou a ser mencionada na literatura a partir da década de 90 e atualmente é 
uma das novas tendências dentro do ramo industrial. Sua denominação detectiva está 
ligada à palavra detectar – em inglês Detective Maintenance. É definida da seguinte 
forma: “Manutenção Detectiva é a atuação efetuada em sistemas de proteção buscando 
detectar falhas ocultas ou não perceptíveis ao pessoal da operação e 
manutenção”.KARDECK e NASCIF (2001 p.41). 
Desse modo, tarefas executadas para verificar se um sistema de proteção ainda 
está funcionando representam a manutenção detectiva. Um exemplo simples e objetivo 
é o botão de testes de lâmpadas de sinalização e alarme em painéis. 
A identificação de falhas ocultas é primordial para garantir a confiabilidade. Em 
sistemas complexos essas ações só devem ser levadas a efeito por pessoal da área de 
manutenção, com treinamento e habilitação para tal, assessorado pelo pessoal de 
operação. 
É cada vez maior a utilização de computadores digitais em instrumentação e 
controle de processo nos mais diversos tipos de plantas industriais. 
Enquanto a escolha deste ou daquele sistema ou de determinados tipos de 
componentes é discutida pelos especialistas com um enfoque centrado basicamente na 
confiabilidade, é importante que esteja bastante clara as seguintes particularidades: 
 30
• Os sistemas de trip ou shut-down são a ultima barreira entre a integridade 
e a falha. Graças a eles as máquinas, equipamentos, instalações e até 
mesmo plantas inteiras estão protegidos contra falhas e suas 
conseqüências menores, maiores ou catastróficas; 
• Esses sistemas são projetados para atuar automaticamente na iminência 
de desvios que possam comprometer as máquinas, a produção, a 
segurança no seu aspecto global ou o meio ambiente; 
• Os componentes dos sistemas de trip ou shut-down, como qualquer 
componente, também apresentam falhas; 
• As falhas desses componentes e, em última análise, do sistema de 
proteção, podem acarretar dois problemas: não-atuação e atuação 
indevida. 
 
A não-atuação de um sistema de trip ou shut-down é algo que jamais passa 
despercebido. É evidente que existes situações onde é possível contornar ou fazer um 
acompanhamento, mas em outras isso é definitivamente impossível. 
O trip por altas vibrações em máquinas rotativas pode deixar de atuar, desde 
que haja um acompanhamento paralelo e contínuo do equipamento pela equipe de 
manutenção. Na maior parte dos casos ocorre uma progressão no nível de vibração que 
permite um acompanhamento. Entretanto, o aumento na temperatura do mancal pode 
ser muito rápido, ou seja, se o sistema não atuar comandando a parada da máquina, as 
conseqüências podem ser desastrosas. 
A atuação indevida de um sistema trip ocasiona, obviamente, a parada do 
equipamento e, conseqüentemente, a cessação da produção, na maioria dos casos. O 
que se segue, imediatamente à ocorrência (indevida) do trip é um estado de ansiedade 
generalizada para entender a ocorrência. Isso normalmente leva algum tempo, pois 
vários checks devem ser feitos. O ideal seria não colocar uma máquina, um sistema ou 
uma unidade para operar sem que as razões que levaram à ocorrência do trip sejam 
descobertas e/ou confirmadas. 
Em resumo, se a confiabilidade do sistema não é alta, teremos um problema de 
 31
disponibilidade a ele associado, traduzindo por excessivo número de paradas, não-
cumprimento da campanha programada e outros. 
Finalmente, no caso de plantas de processo contínuo, como as indústrias 
químicas, petroquímicas, fábricas de cimento e outras, a intervenção na planta ou 
unidade específica é feira em períodos previamente programados, que são as paradas 
de manutenção. 
Fica evidente que a mudança do status quo é ter o domínio da situação. Essa 
modificação é obtida com a manutenção detectiva. Na manutenção detectiva, 
especialistas fazem verificações no sistema, sem tirá-lo de operação, são capazes de 
detectar falhas ocultas, e preferencialmente podem corrigir a situação, mantendo o 
sistema operando. 
3.6 Técnicas preditivas 
Conforme apresentado no capítulo 3.4, manutenção preditiva é a primeira 
grande quebra de paradigma nos tipos de manutenção. Também foi visto que sua 
prática no Brasil ainda é pequena, chegando a apenas 18% dos recursos aplicados. 
Mesmo no primeiro mundo, a manutenção preditiva ainda está longe do que seria o 
modelo ideal. É estratégica, do ponto de vista empresarial, a implantação ou mesmo o 
incremento desta prática. 
Este capítulo aborda as técnicas preditiva conhecidas até o momento e o seu 
campo de aplicação, com um enfoque eminentemente informativo. 
Como já visto anteriormente, a manutenção preditiva é aquela que indica a 
necessidade de intervenção com base no estado do equipamento. A avaliação do 
estado do equipamento se dá através da medição, acompanhamento ou monitoração de 
parâmetros. 
Esse acompanhamento pode ser feito de três formas: 
• Acompanhamento ou monitoração subjetiva; 
• Acompanhamento ou monitoração objetiva; 
• Monitoração contínua. 
 32
3.6.1 Monitoração subjetiva 
Variáveis como temperatura, vibração, ruído e folgas já são acompanhadas há 
muitos anos pelo pessoal da manutenção, independente da existência de instrumentos. 
Quem ainda não viu um oficial, supervisor ou engenheiro “auscultar” um equipamento 
rotativo qualquer via chave de fenda, caneta esferográfica ou através de um 
estetoscópio? (figura 9). Ou alguém colocar a mão sobre um motor e diagnosticar em 
seguida: “Está bom!” ou “A temperatura está muito alta”. 
A folga entre duas peças, por exemplo, eixo-furo é “sentida” estar boa ou 
excessiva pelo tato. 
Também pelo tato os lubrificantes reconhecem se o óleo está “grosso” ou 
“fino”. Na realidade o seu “viscosímetro de dedos” está comparando aquele óleo com 
o óleonovo. O ruído e o tato podem nos indicar a existência de peças frouxas. 
Esses procedimentos fazem parte da monitoração de condição do equipamento, 
e serão tanto mais confiáveis quanto mais experientes sejam os profissionais de 
manutenção. Mesmo que a experiência propicie uma identificação razoável nesse tipo 
de variação, ela não deve ser adotada como base para decisão por ser extremamente 
subjetiva. Cada pessoa terá uma opinião. A temperatura de um motor elétrico pode 
estar boa para um e estar muito alta para outro. Apesar disso, o uso dos sentidos pelo 
pessoal da manutenção deve ser incentivado. 
 
FIGURA 9 - Inspeção sensitiva através de um estetoscópio eletrônico. 
 33
3.6.2 Monitoração objetiva 
A monitoração ou acompanhamento objetivo é feito com base em medições 
utilizando equipamentos ou instrumentos especiais (figura 10). 
É objetiva por: 
• Fornecer um valor de medição do parâmetro que está sendo 
acompanhado. 
• Ser o valor medido independente do operador do instrumento, desde que 
utilizado o mesmo procedimento. 
Para utilização de qualquer meio de acompanhamento do estado de 
equipamentos por meio de instrumentos – medição objetiva – é fundamental que: 
• O pessoal que opera os instrumentos seja treinado e habilitado para tal; 
• Os instrumentos sejam aferidos e calibrados; 
• Haja pessoal capaz de interpretar os dados coletados e emitir diagnostico. 
E finalmente, mas tão ou mais importante que os três itens relacionados, é que a 
média e a alta gerência confiem no diagnóstico de seus técnicos. 
Atualmente, estão disponíveis varias técnicas de monitoração para diagnosticar 
falhas em equipamentos rotativos e estacionários. 
 
FIGURA 10 - Coleta de dados em um motor elétrico com hardware específico. 
 34
3.6.3 Monitoração contínua 
A monitoração contínua, que é também um acompanhamento subjetivo, foi 
inicialmente adotada em situações onde o tempo de desenvolvimento do defeito era 
muito curto e em equipamentos de alta responsabilidade. Isso significava uma 
excelente desde que, usualmente, a monitoração contínua venha associada a 
dispositivos que, em um primeiro momento, alarmam e em seguida promove a parada 
ou desligamento do equipamento uma vez atingido o valor-limite estipulado. Como os 
sistemas de monitoração contínua tinham um preço muito elevado, somente na 
situação descrita sua aquisição era justificada. 
Com o desenvolvimento da eletrônica e de sistemas digitais, a oferta de 
sistemas de monitoração teve seu leque de aplicações ampliado e o preço final tem 
caído. Isso vem permitindo, também, a utilização de sistemas de monitoração à 
distância. É possível monitorar variáveis típicas de processo como densidade, vazão, 
pressão, etc. e variáveis relacionadas mais diretamente com os equipamentos, como 
vibração, temperatura dos rolamentos, temperatura do enrolamento de motores 
elétricos etc. 
Outros aspectos importantes da monitoração contínua: 
• Independe de pessoal; 
• Efetua monitoração realmente contínua, o que não é razoável de ser 
conseguido com pessoas operando instrumentos; 
• Pode enviar os dados em tempo real para unidades lógicas de 
processamento ou computadores com programas especialistas; 
• Pode ser configurada com as necessidades dos clientes, fornecendo 
redundância onde se exija alta confiabilidade e saídas para acoplamento 
de instrumentos e processadores visando análises mais aprofundadas; 
• Alguns fenômenos, mais particularmente na área de equipamentos 
rotativos, somente podem ser detectados através do acompanhamento 
permanente de determinadas variáveis; 
• Alguns dados só pode ser levantados em situação de parada ou partida 
 35
das máquinas, por serem muito rápidos ou por ocorrerem em horários e 
condições que inviabilizam o levantamento manual dos dados; 
• Sistemas de monitoração contínua são adequados para verificação de 
transientes, o que ocorre com coletores manuais; 
• A existência de sistemas de monitoração é fator de economia em relação 
a prêmios e seguros e tempo de campanha. 
 
No local mais apropriado para medição é instalado um sensor ou captor que 
pode ser de contato ou não, dependendo do tipo de medição. Esse sensor está ligado a 
um transdutor que faz a decodificação do sinal para que ele possa ser traduzido em 
valores no indicador instalado no painel (figura 11). 
 
FIGURA 11 - Painel de controle para monitoração contínua de vibração. 
 
São comumente empregados os seguintes tipos de instalação: 
• Na área fabril. Todo sistema, desde os sensores até o painel, é instalado 
no campo, normalmente ao lado das máquinas ou instalações; 
• Painel na casa de controle local, quando a indústria utiliza o conceito de 
casas de controles por unidades operacionais ou conjunto fabril; 
• Painel ou dados para casa de controle central, principalmente quando a 
 36
planta usa sistema centralizado de controle como o SDCD – Sistema 
Digital de Controle Distribuído; 
• Painel na unidade operacional, em uma das três opções acima, e dados 
em locais remotos – sede da empresa, centro de controle etc. distantes 
fisicamente da planta. 
 
Os sinais de condição mecânica, elétrica ou de processo transmitidos pelos 
sensores são levados até os transmissores, que são capazes de realizar cálculos 
complexos, detecção de alarme e verificação de erros. Desse modo, entradas de 
pressão, temperatura, rotação, fase, tensão, corrente elétrica, quando processadas, 
podem fornecer a potência, carga e eficiência volumétrica, comparar os resultados com 
dados previamente informados; verificar níveis de alarme e comunicar essas condições 
para PLC ou SDCD. 
3.7 Conclusão 
Após o estudo e elaboração para o desenvolvimento deste capítulo, 
observou-se a grande importância dos tipos de manutenção e as formas de 
monitoramento aplicadas em qualquer ambiente industrial. O que se espera hoje dentro 
de uma empresa é a otimização dos equipamentos e, principalmente, a redução de 
custos. E, dentre as formas de manutenção apresentadas anteriormente, destaca-se a 
manutenção preditiva ou, sob condição, como é chamada. Essa prática é exclusiva em 
algumas empresas, pois a mesma acarreta alguns fatores que nem todas as empresas 
conseguem estabelecer, ou seja, pessoal especializado, equipamentos específicos para 
monitoramento e elaboração de planos de manutenção (planejamento). 
Empresas de médio porte adotam a manutenção preventiva como forma de 
manutenção, que nada mais é do aplicar a manutenção através da análise de tempo da 
vida útil dos equipamentos, com paradas planejadas e com disposição de pessoal. Mas 
nem sempre é como se espera, pois principalmente equipamentos rotativos estão 
sujeitos à falhas, aí a manutenção preditiva se sobressai. 
 37
Ainda, neste capitulo, foi abordada a importância da monitoração dos 
equipamentos, principalmente os de grande prioridade para a empresa. Essa 
monitoração deve ser muita bem executada, com profissionais especializados e 
ferramentas específicas. 
 
 38
4 – SISTEMAS ESPECIALISTAS 
Os sistemas especialistas fazem parte da área de conhecimento de inteligência 
artificial e, neste, trabalho serão utilizados os seus conceitos para uma implementação 
computacional com relação à análise de vibração para manutenção preditiva em 
motores elétricos. Este capítulo inicia apresentando alguns conceitos de sistemas 
especialistas no item 4.1. Posteriormente, no item 4.2 descreve-se um breve histórico 
sobre os sistemas especialistas, no item 4.3 será descrito os fundamentos dos sistemas 
especialistas e conforme o item 4.4 é apresentado a classificação destes sistemas. A 
estrutura dos sistemas especialistas é apresentada no item 4.5, ainda, no item 4.6 tem-