Estudo de caso (Bomba rotatória tipo parafuso)

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ANÁLISE DE INSTALAÇÃO E FUNCIONAMENTO DE UMA BOMBA ROTATIVA TIPO PARAFUSO
	ELTON DE LEMOS
Faculdade Estácio de Sá
elton@mecolusinagem.com.br
	Análise avaliado em 29/04/2020. 
Prof. Rogério Santiago, MSC. 
RESUMO
	
	ENGENHARIA MECÂNICA
DISCIPLINA: Mecânica Vibratória
PROFESSOR: Rogério Santiago
	HOLOS, Ano 29, Vol 1
	2
	
	3
MECÂNICA VIBRATÓRIA – 2020
O presente estudo tem como objetivo estabelecer uma estratégia de monitoração e diagnóstico de vibração para a bomba rotativa do tipo parafuso, ao mesmo tempo em que se verifica até que ponto ela pode ser implementada pelo sistema de monitoração continua de vibração presente na instalação. Foram selecionados quatro tipos de problemas mecânicos relevantes como: desbalanceamento, desalinhamento, folgas e problemas de rolamento, e logo a seguir procurou-se determinar a adequação de um conjunto de ferramentas consagradas pela indústria na monitoração dos mesmos: medidas globais de vibração, espectro da velocidade e espectro da vibração na aceleração. Foram utilizadas três fontes de informação: a própria monitoração das bombas rotativa do tipo parafuso,
 os resultados experimentais com uma máquina de simulação de defeitos mecânicos da Spectra Quest e a literatura especializada. Os resultados mostraram que, embora o melhor desempenho na detecção e identificação dos defeitos localizados de rolamento tenha sido obtido com a técnica do envelope, que não está disponível no sistema de monitoração contínua, os recursos deste sistema são suficientes para a monitoração dos quatro tipos de problemas mecânicos mencionados acima, nas bombas rotativa do tipo parafuso. A estratégia foi elaborada e é apresentada no final do trabalho.
ABSTRACT
This study aims to establish a vibration monitoring and diagnosis strategy for the screw-type rotary pump, while verifying the extent to which it can be implemented by the continuous vibration monitoring system present in the installation. Four types of relevant mechanical problems were selected, such as: unbalance, misalignment, clearances and bearing problems, and immediately afterwards we sought to determine the suitability of a set of tools recognized by the industry in monitoring them: global vibration measurements, spectrum of the speed and vibration spectrum at acceleration. Three sources of information were used: the monitoring of rotary screw pumps, the experimental results with a machine for simulating mechanical defects from Spectra Quest and the specialized literature. The results showed that, although the best performance in the detection and identification of localized bearing defects was obtained with the envelope technique, which is not available in the continuous monitoring system, the resources of this system are sufficient to monitor the four types of mechanical problems mentioned above, in screw-type rotary pumps. The strategy was developed and is presented at the end of the work.
INTRODUÇÃO 
Nas últimas décadas tem se tomado cada vez mais evidente, no meio industrial, o papel e a importância da monitoração das condições de funcionamento de máquinas. Tal monitoração envolve a análise de forma continua, ou periódica, da condição de funcionamento dos componentes da planta, enquanto eles se encontram em regime normal de operação. Ela permite a detecção e até mesmo a predição de problemas, proporcionando os seguintes benefícios: diminuição dos custos de manutenção, maior disponibilidade dos equipamentos, diminuição da quantidade de peças estocadas e melhores condições de segurança. No caso deste estudo que; como veremos a seguir, envolve um reator nuclear, a garantia dos critérios dê segurança é solicitada por recomendações de projeto, construção e operação da instalação. A manutenção de uma instalação é classificada em três níveis: a manutenção corretiva, a preventiva e a preditiva. “Na manutenção corretiva só há uma intervenção em um equipamento quando ele falha ou sofre um problema que conduz à sua parada”. 
Não existe custo de monitoração, no entanto as conseqüências podem ser um elevado custo de manutenção e um grande tempo de indisponibilidade do equipamento, além de toda a insegurança decorrente do fato de se operarem máquinas sem o conhecimento de quando e como elas podem falhar. A manutenção preventiva é efetuada periodicamente e, em relação à corretiva, minimiza os riscos de falhas. Acaba produzindo, não obstante, gastos desnecessários, pois é feita independentemente da condição do equipamento. A manutenção preditiva, por outro lado, é implementada pela monitoração das condições das máquinas, e só leva a uma intervenção ou mesmo a parada de um equipamento quando existem indícios reais, embasados por uma análise de dados, de que a ação é necessária. 
A monitoração de vibração tornou-se um dos métodos principais e mais utilizados de monitoração de condições de máquinas, na medida em que os problemas mecânicos normalmente provocam alguma modificação nos seus padrões de vibração, mesmo em estágios iniciais. A monitoração preditiva de vibração visa detectar esta modificação de padrão o mais cedo possível, de modo a se poder organizar, com bastante antecedência e segurança, o programa de manutenção dos equipamentos. 
A monitoração de vibração pode ser contínua ou não. A monitoração contínua, também chamada de monitoração de segurança, tem como objetivo o acompanhamento contínuo do estado de funcionamento do equipamento e a garantia de seu bom andamento, evitando a ocorrência de falhas inesperadas. Este tipo de monitoração resulta na emissão de avisos ou alarmes, que podem ser usados para disparar uma segunda forma de monitoração, mais detalhada, ou mesmo para provocar o desligamento da máquina para a tomada de providências adequadas. As formas não contínuas de monitoração podem ser implementadas através de tomadas periódicas de dados, ou ainda pela tomada de dados quando disparada pela monitoração contínua, sendo que neste último caso o objetivo é a realização de uma análise mais detalhada do sinal com vistas á elaboração de um diagnóstico e a orientação adequada para a correção dos problemas. 
Atualmente o desenvolvimento da tecnologia tanto de hardware quanto de software dá acesso a recursos que não eram disponíveis há poucas décadas atrás, como a monitoração contínua e em tempo real dos sinais de vibração, inclusive via internet, a realização de análises e diagnósticos automáticos, através da inteligência artificial, assim como uma capacidade quase ilimitada de armazenamento de informações e dados para 21 compor um registro histórico completo do comportamento do equipamento monitorado. No entanto a interpretação dos dados para diagnóstico continua sendo o elo mais delicado e subjetivo na cadeia da análise de vibração - e é dela que iremos tratar em boa parte deste trabalho.
Normas para configuração do projeto
O texto do projeto sej dividido em Introdução, Revisão Bibliográfica, Metodologia, Projeto da Instalação, Estudo de Viabilidade Econômico-Financeiro, Considerações Finais, Referências e Anexos (desenhos). Porém, os autores estão livres para mudarem a nomenclatura dos tópicos quando for conveniente. Os tópicos deverão estar enumerados seguindo uma ordem sequencial. O mesmo acontece com os subtópicos como visto no exemplo abaixo.
Exemplo
Segue abaixo um exemplo de organização do projeto em forma de tópicos, bem como a formatação de cada um.
1. TÓPICO – Fonte: calibri; tamanho: 14; negrito; justificado, todo maiúsculo.
1.1. Subtópico 1 – Fonte: calibri; tamanho: 13; justificado, primeira letra maiúscula.
1.1.1. Subtópico 2 – Fonte: calibri; tamanho: 12; itálico; justificado; primeira letra maiúscula.
2. TÓPICO – Fonte: calibri; tamanho: 14; negrito; justificado, todo maiúsculo.
2.1. Subtópico 1 – Fonte: calibri; tamanho: 13; justificado, primeira letra maiúscula.
2.1.1. Subtópico 2 – Fonte: calibri; tamanho: 12; itálico; justificado; primeira letra maiúscula.
Para o corpo do trabalho, será utilizada a seguinte formatação – Fonte: calibri; tamanho: 12; justificado; primeiroparágrafo deslocado em 1,25cm à esquerda; espaçamento entre linhas em Múltiplos 1,1; espaçamento entre parágrafos em 6pt antes e 6pt depois.
Todas as formatações acima descritas estão previamente configuradas na barra “Estilo” no Word®. Basta selecionar o texto e pressionar a configuração desejada.
informações
Configuração da página
O formato da página é A4 com orientação retrato e tamanho de margens:
· Superior: 3,0 cm;
· Inferior: 2,5 cm;
· Esquerda: 2,0 cm;
· Direita: 2,0 cm.
Não deverão constar os números de páginas, pois essa informação será introduzida posteriormente pela Comissão Organizadora.
modelo de forma de apresentação do PROJETO
Aplica-se nos casos em que o trabalho segue uma linha de desenvolvimento de assuntos contínuos, conforme a estrutura dada abaixo:
· 1 Introdução
Apresentar o assunto estudado, abordando os aspectos gerais e buscando introduzir ao leitor na temática delineada. Também, fazer uma descrição sucinta dos objetivos da pesquisa. Ressaltar a importância da pesquisa dentro do contexto científico e/ou tecnológico, relatando as possíveis contribuições dos resultados alcançados.
· 2 Revisão Bibliográfica
Abordar os aspectos teóricos diretamente relacionados com o trabalho desenvolvido, detalhando os assuntos principais do estudo em questão e baseando-se nas diferentes abordagens pesquisadas na literatura (livros, teses, dissertações, artigos, trabalhos de congresso, etc.).
· 3 Metodologia
Apresentar os materiais e equipamentos utilizados na pesquisa do projeto, detalhando os métodos e procedimentos empregados durante as atividades, informando a metodologia utilizada para a resolução do problema. 
4 Projeto da Instalação Elétrica
Apresentação do projeto com a definição das características globais
· 4.1 Aplicação
· 4.2 Considerações do Projeto
· 4.2.1 Dados Gerais
· 4.2.2 Memória de Cálculo
· 4.2.3 Planilha de Composição Analítica de Custos
· 5 Estudo de Viabilidade Econômico-Financeira
· 6 Considerações Finais
· 7 Referências
· Anexos (desenhos) 
apresentação de figuras, tabelas e EQUAÇÕES. 
Para Figuras e Tabelas, utilizar preferencialmente o mesmo padrão (tamanho de letra, borda, etc.). Quando citadas no texto, escrever com a 1ª letra maiúscula e não abreviar.
Exemplos: “Na Figura 1 é possível observar o tipo do redutor...”; “... De acordo com a Tabela 2 ...”
As Equações quando citadas no texto virão com a 1ª letra maiúscula e o número entre parênteses, sem abreviação.
Exemplo: “Obtendo-se assim a Equação (1):”
Sistema de unidades deverá ser homogêneo em todo o texto. Deve-se utilizar o sistema internacional (SI).
As Figuras deverão ser numeradas em algarismos arábicos, por ordem de aparição no texto e devem estar centralizadas.
A legenda deverá vir abaixo da mesma, com apenas a 1ª letra maiúscula na palavra “Figura” e no “título”, sendo separado por dois pontos. A fonte usada para na legenda é a padrão usado em todo o texto (calibri), o tamanho é 10 e todo o texto da legenda deverá está em negrito.
Exemplo: para o caso de uma 3ª figura exposta no artigo.
Figura 3: Lay-out do Projeto Elétrico.
Quando houver mais de um gráfico para uma mesma figura, o título pode aparecer uma única vez, logo abaixo do conjunto de gráficos dispostos horizontal ou verticalmente.
Exemplo: para o caso de uma 5ª figura exposta no projeto.
		a)						b) 
Figura 5: Evolução de ganhos (em azul) e custos (em roxo) - a) etapa 1; b) etapa 2.
As Tabelas deverão ser enumeradas em algarismos arábicos, por ordem de aparição no texto e devem estar centralizadas. O tamanho da fonte do texto interno da tabela é 11, sem espaçamento entre as linhas, o texto da primeira linha deverá vir em negrito, as bordas deverão seguir o padrão estabelecida no exemplo abaixo.
O título deverá vir acima da mesma, com apenas a 1ª letra maiúscula na palavra “Tabela” e no “título”, sendo separado por dois pontos. As unidades referentes à coluna, quando couber, serão apresentadas nos “cabeçalhos” da coluna correspondente. A fonte usada para no título da tabela é a padrão usado em todo o texto (calibri), o tamanho é 10 e todo o texto do título deverá está em negrito.
Exemplo: para o caso de uma 2ª tabela exposta artigo
Tabela 2: Custos referentes ao condutor utilizado no projeto.
	Diâmetro do condutor
	Custos (R$)
	Quantidade
	6
8
12
16
	0,02
0,12
0,30
0,43
	45
56
70
87
As Fórmulas deverão estar enumeradas por ordem de aparição, com o respectivo número entre parênteses e no extremo da margem direita. Quando ocorrerem equações seguidas no texto, inserir uma linha como espaço entre as equações.
Exemplo:
	
	
	
	(1)
referências 
Ao final do texto deverão aparecer as REFERÊNCIAS, utilizando fonte calibri, tamanho da fonte 12, alinhamento de parágrafo justificado e espaçamento de parágrafo de 6pt (depois). Todas as referências colocadas no artigo deverão seguir a Norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT):
Exemplo:
ARORA, M.L., BARTH, E., UMPHRES, M.B. Technology evaluation of sequencing batch reactors. Journal Water Pollution Control Federation, v.57, n.8, p. 867-875, ago. 1985.
DATAR, M.T., BHARGAVA, D.S. Effects of environmental factors on nitrification during aerobic digestion of activated sludge. Journal of the Institution of Engineering (India), Part EN: Environmental Engineering Division, v.68, n.2, p.29-35, Feb. 1988.
FADINI, P.S. Quantificação de carbono dissolvido em sistemas aquáticos, através da análise por injeção em fluxo. Campinas, 1995. Dissertação de mestrado-Faculdade de Engenharia Civil-Universidade Estadual de Campinas, 1995.
ANexos (desenhos)
Deverão constar todos os desenhos do projeto.
Recife-PE, XX de xxxxxx de 2020.
_______________________________________
Prof. Rogério Adriano da Fonseca Santiago, MSc
0.00
200000.00
400000.00
600000.00
800000.00
1000000.00
0
6
12
14
16
18
20
22
24
0.00
200,000.00
400,000.00
600,000.00
800,000.00
1,000,000.00
0
6
12
14
16
18
20
22
24
Gráfico1
	0	0
	3	3
	6	6
	9	9
	12	12
	13	13
	14	14
	15	15
	16	16
	17	17
	18	18
	19	19
	20	20
	21	21
	22	22
	23	23
	24	24
	Total	Total
V. Empréstimo
Amortização
700000
700000
47600
700000
43400
700000
53900
700000
42000
642962.311804798
57037.6881952026
585692.245240406
57270.0665643916
528188.853569533
57503.3916708727
493032.843135259
60509.0754056118
432277.246513434
60755.5966218254
371274.124318451
61003.1221949828
328623.816187586
64926.7555899716
263432.541223528
65191.274964058
197975.669201791
65456.8720217378
141509.766311539
70324.1997343765
70899.0573695513
70610.7089419881
70899.0573695513
948387.80927457
Plan1
		SIMULADOR PARA O SISTEMA FRANCÊS DE AMORTIZAÇÃO,
		COMBINADO COM JUROS PÓS-FIXADOS PELA TJLP
		COM CARÊNCIA DE 1 ANO
		TJLP - TAXA PERCENTUAL					Valor do Empréstimo =			R$ 700,000.00
		Primeiro Trimestre			6.8		Taxa de juros efetiva ao Trimestre =			1.012272
		Segundo Trimestre			6.2		Taxa de juros percentual ao Trimestre =			1.227223
		Terceiro Trimestre			7.7		Taxa de juros percentual ao Mês=			0.004074
		Quarto Trimestre			6.0
		Quinto Trimestre			4.8
		Sexto Trimestre			6.0
		Sétimo Trimestre			7.0
		Taxa de juros efetiva ao ano (%)=			5.000
		Elaboração: Cíntia Martins
		Luiz Ronaldo Iglésias
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Informe o novo valor
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Plan2
	
		MÊS	V. Empréstimo	Amortização	Juros	TJLP	PMT
		0	700,000.00
		3	700,000.00	47,600.00	9,174.72	708590.5641003	56,774.72
		6	700,000.00	43,400.00	9,123.18	2170.00	52,523.18
		9	700,000.00	53,900.00	9,252.04	2695.00	63,152.04
		12	700,000.00	42,000.00	9,106.00	2100.00	51,106.00
		13	642,962.31	57,037.69	2,851.88	2851.88	59,889.57
		14	585,692.25	57,270.07	2,619.51	2863.50	59,889.57
		15	528,188.85	57,503.39	2,386.18	2875.17	59,889.57
		16	493,032.84	60,509.08	2,255.20	3025.45	62,764.27
		17	432,277.25	60,755.60	2,008.67	3037.78	62,764.27
		18	371,274.12	61,003.12	1,761.15	3050.16	62,764.27
		19	328,623.82	64,926.76	1,603.37	3246.34	66,530.13
		20	263,432.54	65,191.27	1,338.85		66,530.1321	197,975.67	65,456.87	1,073.26		66,530.13
		22	141,509.77	70,324.20	863.04		71,187.24
		23	70,899.06	70,610.71	576.53		71,187.24
		24		70,899.06	288.18		71,187.24
		Total		R$ 948,387.81	R$ 56,281.75		R$ 1,004,669.56
Plan2
	
V. Empréstimo
Amortização
Plan3
	
Início
Início
Planilha Detalhada
Planilha Detalhada
MBD0004B884.unknown
MBD00000054.unknown
)
2
1
)(
1
(
2
2
e
E
e
c
d
Q
Q
b
b
b
-
-
=
ú
û
ù
ê
ë
é