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Alexandre Charifo Ali Lições de Manutenção Industrial DEMA – FEUEM 13 3. Bases da Teoria da Danificação 3.1. Origem dos Danos As origens de falhas das máquinas estão nos danos sofridos pelas peças ou componentes. Uma máquina nunca avaria totalmente de uma só vez, mas pára de trabalhar quando alguma parte vital de seu conjunto se danifica. A parte vital pode estar no interior da máquina, no mecanismo de transmissão, no comando ou nos controles. Pode, também, estar no exterior, em partes rolantes ou em acessórios. Por exemplo, um pneu é uma parte rolante vital para que um automóvel funcione, assim como um radiador é um acessório vital para o bom funcionamento de um motor. A origem dos danos pode ser assim agrupada: i. Erros de especificação ou de projecto: A máquina ou alguns de seus componentes não correspondem às necessidades de serviço. Nesse caso, os problemas, com certeza, estarão nos seguintes factores: dimensões, rotações, marchas, materiais, tratamentos térmicos, ajustamentos, acabamentos superficiais ou, ainda, em desenhos e dimensionamentos errados. ii. Falhas de fabricação: A máquina, com componentes deficientes, não foi montada correctamente. Nessa situação pode ocorrer o aparecimento de trincas, inclusões, concentração de tensões, contactos imperfeitos, folgas exageradas ou insuficientes, empeno ou exposição de peças a tensões não previstas no projecto. iii. Instalação imprópria: Trata-se de desalinhamento dos eixos entre o motor e a máquina accionada. Os desalinhamentos podem surgir devido aos seguintes factores: • Fundação (local de assentamento da máquina) imprópria ou sujeita a vibrações; • Sobrecargas; • Trincas; ou • Corrosão. iv. Manutenção imprópria: Trata-se da perda de ajustamento e da eficiência da máquina em razão dos seguintes factores: • Sujidade; • Falta momentânea ou constante de lubrificação; • Lubrificação imprópria que resulta em ruptura do filme ou em sua decomposição; • Super aquecimento por causa do excesso ou insuficiência da viscosidade do lubrificante; • Falta de reapertos; • Falhas de controlo de vibrações; v. Operação imprópria: Trata-se de sobrecarga, choques e vibrações que acabam rompendo o componente mais fraco da máquina. Esse rompimento, geralmente, provoca danos em outros componentes ou peças da máquina. Alexandre Charifo Ali Lições de Manutenção Industrial DEMA – FEUEM 14 Salienta-se que não estão sendo consideradas medidas preventivas a respeito de projectos ou desenhos, mas das falhas originadas nos erros de especificação, de fabricação, de instalação, de manutenção e de operação que podem ser minimizados com um melhor controlo. As falhas são inevitáveis quando aparecem por causa do trabalho executado pela máquina. Nesse aspecto, a manutenção restringe-se à observação do progresso do dano para que se possa substituir a peça no momento mais adequado. É assim, por exemplo, que se procede, por exemplo, com os rolamentos de um motor eléctrico que vão se desgastando com o tempo de uso. 3.2. Noções Sobre o Desgaste O desgaste é a perda progressiva de material pela superfície activa de um corpo resultante no movimento relativo nessa superfície. O desgaste pode ser controlado, mas não pode ser completamente eliminado. O desgaste é dependente do tempo de funcionamento do equipamento e pode ser descrito segundo a curva da Figura 3.1. Figura 3.1 – Curva de Desgaste do Equipamento 3.2.1. Factores do Desgaste O desgaste depende dos seguintes factores: a) Superfície - Contaminação: Absorção física, química ou oxidação. b) Geométrica: Área real muito menor que a área teórica c) Interfaces: Tipos de partículas que circulam no contacto. 3.2.2. Mecanismos de Desgaste O critério adoptado para classificação do desgaste é o tipo de mecanismos envolvido. E segundo aquele critério, são usualmente considerados os seguintes tipos de desgaste: - O desgaste por abrasão; - O desgaste por adesão; - O desgaste por erosão; M as sa P er d id a Tempo a) Período de ajustamento (rodagem) b) Período de funcionamento normal c) Período de funcionamento deficiente a) b) c) Alexandre Charifo Ali Lições de Manutenção Industrial DEMA – FEUEM 15 - O desgaste por fadiga; e - O desgaste por corrosão. 3.3. A Danificação e o Ciclo de Vida do Equipamento Para uma boa implementação de políticas de manutenção é importante compreender os fenómenos da degradação e de avarias. Assim, num senso geral, as falhas ou avarias são colocadas em duas categorias principais: • Falhas catastróficas – São normalmente repentinas e originam uma paralisação completa do equipamento. A rotura de uma peça num sistema mecânico ou um curto-circuito num sistema eléctrico são exemplos deste tipo de avarias. Em qualquer um destes casos é bastante difícil observar a degradação, tornando-se, consequentemente, quase impossível de praticar a manutenção preventiva. • Falhas devidas à depreciação – Nestes casos registam-se os fenómenos de desgaste mecânico, crescimento da fricção ou aumento de resistência nos sistemas eléctricos. Nestes casos a progressão da degradação pode ser observada e, as avarias podem ser controladas usando os métodos de monitoria da manutenção preventiva. É de notar que destes casos as falhas podem ocorrer a qualquer momento com probabilidades variáveis, Distinguindo-se 3 períodos principais: • A infância – Caracterizada pelo decrescimento da taxa de avarias com o tempo; • A maturidade – Caracterizada pela taxa de varias aproximadamente constante; e • A velhice – Caracterizada pelo crescimento da taxa de avarias. A taxa de avarias ( )λ é dependente do tempo e é definida como a probabilidade de ocorrência de uma avaria do sistema do intervalo ( )ttt ∆+, , considerando que não existirá outra avaria até ao momento t . A forma geral da taxa de avarias ( )[ ]tλ é a curva do Ciclo de Vida do Equipamento ("banheira"), apresentada na Figura 3.2. Figura 3.2 – “Banheira”. Ciclo de Vida do Equipamento Tempo a) Infância: λ (t) é decrescente a) b) c) b) Maturidade: λ (t) ≈ constante c) Velhice: λ (t) é crescente λλλλ (t) Alexandre Charifo Ali Lições de Manutenção Industrial DEMA – FEUEM 16 A "Banheira" pode servir de guia para as políticas de manutenção a serem implementadas para um dado equipamento industrial. Por exemplo, na "Infância" a possibilidade de ocorrência de avarias pode ser reduzida excluindo-se dos sistemas os elementos que falham. Na "maturidade" ( )tλ é constante para os sistemas eléctricos, pois para estes não se ocorre o desgaste, e ligeiramente crescente para os sistemas mecânicos. Neste período é recomendável o uso a manutenção preventiva sistemática ou correctiva caso se registem algumas avarias. Na "velhice" ( )tλ é crescente, e a degradação é significante, facto que exige uma vigilância constante aos sistemas e, consequentemente, a manutenção condicionada. Na vida real, devida a complexidade e modos diferenciados de exploração do equipamento industrial, torna-se necessário considerar que durante a vida útil pode ocorrer qualquer um dos seguintes casos de avarias: • Mortalidade Infantil – Que são avarias prematuras devidas ao material ou processo de fabricação defeituosos; • Abuso – São avarias provocadas pela má utilização do equipamento; • Falhas fortuitas – São avarias que ocorrem de uma forma aleatória numa taxa normal; • Uso – São avarias devidas a velhice do equipamento; estas são progressivamente mais frequentes até a reforma do equipamento causada pela sua ineficiência. A figura 3.3 mostra a relação entre a magnitude das falhas e os tempos mais prováveis das suas ocorrências teóricas. Figura 3.3 – Curva da Mortalidade do Equipamento 3.4. Determinação do Estado de Degradação 3.4.1. Determinação da Curva da Mortalidade A dedução da curva da mortalidade, a partir de observações experimentais, requer grande quantidade de dadoscolhidos ao longo de todo ciclo de vida do equipamento. Consequentemente, a curva para um dado equipamento não pode ser construída completamente para um equipamento recente ou para o qual não existe informação suficiente disponível. Contudo, em determinadas circunstâncias, a dedução da curva da Tempoa) b) c) λλλλ (t) Mortalidade infantil ou abuso Falhas fortuitas Uso Alexandre Charifo Ali Lições de Manutenção Industrial DEMA – FEUEM 17 mortalidade ajuda a inferir conclusões muito importantes relativamente a política de manutenção a partir de uma pequena quantidade de dados disponíveis. Assumindo que existe um número suficientemente grande ( N ) de itens e que existem também dados suficientes relativos ao tempo de operação sem falhas de um determinado equipamento, então pode-se usar o chamado “método de ferretear”. O método de ferretear consiste em deduzir a taxa de falhas ( )tλ a partir de observações que dão as probabilidades de falhas que ocorrem em determinados intervalos de tempo que juntos constituem o ciclo de vida da máquina ou equipamento em estudo. Seja: • iii ttt −=∆ +1 , o intervalo de tempo durante o qual todas as observações são feitas; • in , o número de itens que falham durante it∆ ; • iN , o número de itens que operaram sem falhas, pelo menos, durante o período de tempo it . Então, com a notação usual de x̂ denotando uma estimativa da variável x , a estimativa do it durante o período it∆ é dada pela seguinte fórmula: ii i i tN n t ∆⋅ =ˆ (3.1) Para determinar a curva da banheira, é necessário agrupar os itens de acordo com os seus tempos de sobrevivência. O número de grupos ou classes deve ser estimado de tal modo que a distorção da curva real não seja muito grande. Este número depende do número total de falhas e pode ser determinado usando a regra empírica de determinação de número de classe: inr = ou usando a Regra de Sturge, que é a seguinte: inr log3,31 ×+= . Para ilustrar a construção da curva da banheira, considere os dados da Tabela 3.1 que permitem a construção do diagrama da Figura 3.4. Tabela 3.1 – Dados para a determinação da curva da banheira Intervalo de tempo ( iii ttt −=∆ +1 ) Nº de itens que falham durante it∆ ( in ) Nº de itens sobreviventes pelo menos durante it ( iN ) Taxa de falhas ( )( itλ ) 0 - 500 5 50 0,0002 500 - 1000 3 42 0,000143 1000 - 1500 2 35 0,000114 1500 - 2000 2 30 0,000133 2000 - 2500 4 20 0,0004 Alguns comentários, relativamente aos valores apresentados na Tabela 3.1, são necessários. Alexandre Charifo Ali Lições de Manutenção Industrial DEMA – FEUEM 18 i. Os valores apresentados tencionam reflectir uma situação real da indústria e eles tomam em conta as seguintes possibilidades: • Nem todos os itens estudados entraram em operação ao mesmo tempo; • Alguns itens podem não ter funcionado durante todo período do estudo; • Alguns itens podem ter sido tirados da operação antes da observação seguinte ser realizada. ii. A Tabela 3.1 apresenta o estudo começando com 50 itens. Para encontrar o número a ser atribuído à classe dos sobreviventes paro o intervalo 500-1000 horas, temos que subtrair os 5 itens que falharam no intervalo 0-500 horas e também os 3 que não tiveram tempo suficiente para serem inclusos na classe 500- 1000. Por isso, o número 2N nesta última classe será 423550 =−− . Similarmente, para a classe do intervalo de 1000-1500 horas, o número será: 35)1000(4)(3423 =<−−= serviçodetempofalharaN . Figura 3.4 – Histograma da variação da taxa de falhas ( )tλ . 3.4.2. Monitoria da Condição do Equipamento A monitoria da condição do equipamento é o processo de avaliação do estado da máquina, equipamento ou sistemas industriais em intervalos regulares ou continuamente com a finalidade de diagnosticar potenciais falhas. Basicamente, a monitoria da condição do equipamento consiste na extracção de informação sobre um determinado parâmetro de uma máquina ou equipamento, análise dos dados obtidos para prognosticar a condição da máquina ou do equipamento sem afectar as suas operações. A monitoria da condição induz a efectuação de medidas correctivas quando elas são necessárias em de intervalos programados ou rotineiros. Assim, elas podem reduzir o tempo de paragem de máquinas ou equipamentos para a realização de inspecções desnecessárias. A monitoria da condição é uma acção de manutenção preventiva e revela-se bastante útil nas grandes indústrias. A maioria das indústrias de processos, tais como usinas metalúrgicas, de gás, de electricidade, açucareiras, etc. usam determinadas formas de monitoria da condição para assegurar a alta fiabilidade das suas maquinarias e equipamentos. As inspecções regulares são realizadas, em intervalos pré-estabelecidos, para as peças ou componentes críticos. O desgaste e a rotura ou potenciais falhas são detectadas durante este tipo de inspecção. 410)( −×itλ 1 2 3 4 500 1000 1500 25002000 it∆ Alexandre Charifo Ali Lições de Manutenção Industrial DEMA – FEUEM 19 A monitoria da condição envolve a aplicação de técnicas de diagnóstico de defeitos ou falhas. Existem várias técnicas de diagnóstico que permitem a identificação das causas das falhas dando possibilidade de realização de acções de manutenção com resultados duradoiros. As monitorias de condição rotineiras são realizadas usando técnicas de diagnóstico numa base rotineira ou contínua. O desempenho e a condição da maquinaria são avaliados e comparados com padrões aceitáveis. A monitoria da condição é considerada a mais fiável, económica e eficiente técnica de manutenção da maioria dos equipamentos críticos tais como motores, turbinas, compressores, etc. Os dois tipos de monitoria da condição, nomeadamente: periódica e contínua, o primeiro é geralmente optado para máquinas não críticas. Para sistemas ou máquinas críticos aplica-se a monitoria contínua da condição. A Figura 3.5 ilustra a aplicação dos métodos de monitoria da condição de máquinas e equipamentos industriais. Figura 3.5 – Métodos de monitoria da condição de máquinas e equipamentos. As vantagens da monitoria da condição de máquinas e equipamentos para a indústria são as seguintes: i. Redução de custos da manutenção preventiva; ii. Redução de número de falhas nas máquinas e nos equipamentos; iii. Aumento da operacionalidade das máquinas e equipamentos devido ao reduzido número de avarias inesperadas; i. Prevenção da danificação prematura de máquinas e equipamentos; e ii. Confiança do pessoal de operação e segurança. iii. Maior segurança para o operador da máquina; iv. Correcção atempada de defeitos de concepção ou de fabrico das máquinas. A monitoria da condição contribui também para a planificação da manutenção, redução dos custos de manutenção e acautela a higiene, saúde e segurança no trabalho, ao proporcionar informação que alerta prematuramente sobre potenciais falhos das máquinas e equipamentos industriais. De facto, o trabalho da planificação da Manutenção torna-se facilitado através da avaliação antecipada dos defeitos. Monitoria da Condição APLICAÇÕES � Centrais de produção de electricidade; � Indústria aeronáutica; � Mineração; � Meios de transporte pesados; � Etc. Monitoria Periódica Monitoria Contínua Monitoria de: • choques; • Pulsos; ou • Vibrações. • Diagnóstico de falhas; • Análise de óleos. Alexandre Charifo Ali Lições de Manutenção Industrial DEMA – FEUEM 20 A monitoria da condição, não só, possibilita a operação das máquinas e equipamentos com óptimos níveis de desempenho e de fiabilidade, como também, proporciona tendências do estado de degradação das máquinas e equipamentos que podem ser usadas para a programação de acções de manutenção correctiva sem impactos significativos na produção. 3.4.3. Níveis de Monitoria da Condição A monitoria da condição pode ser efectuada a diferentes níveis. Conforme apresenta a Figura 3.6, existem quatro níveisdistintos, a saber: i. Inspecção visual; ii. Inspecção sensorial assistida; iii. Análise de indicadores – análise de lubrificantes e de fragmentos de desgaste; e iv. Monitoria integrada de sistemas com aparelhos que alertam sobre potenciais falhas evitando, deste modo, a danificação das máquinas e equipamentos. No Nível 1, as inspecções constituem uma parte da manutenção preventiva normal e são geralmente inclusas nas actividades diárias e semanais da manutenção. Neste nível espera-se que o pessoal envolvido tenha o senso da condição do equipamento através da observação visual, audição do nível sonoro, tacto ou olfacto. Alguns dispositivos de magnificação de imagem, sensores de temperaturas e outros instrumentos podem ser usados para auxiliar os processos de monitoria da condição do equipamento. No Nível 2, os monitores da condição dos equipamentos são auxiliados por instrumentos portáteis para efectuarem várias medições. Por exemplo, a Tabela 3.2 apresenta alguns instrumentos que podem ser usados nos processos de medição dos vários parâmetros. Figura 3.6 – Níveis de monitoria da condição. Inspecção Visual � Vista; � Audição; � Tacto; e � Olfacto. Inspecção sensorial assistida � Aparelhos de medição (Tabela 3.2). NÍVEL 1 NÍVEL 2 Análise de indicadores � Análise de desgaste; e � Análise de lubrificantes. NÍVEL 3 Monitoria integral � Sensores remotos e sistemas de alarme; � Instrumentos baseados em microprocessadores; � Sistemas computarizados. NÍVEL 4 Alexandre Charifo Ali Lições de Manutenção Industrial DEMA – FEUEM 21 Tabela 3.2 – Alguns instrumentos usados na monitoria da condição. Medições Instrumentos Velocidade e distância Tacómetros, odometros, etc. Parâmetros eléctricos Amperímetros, voltímetros, ohmímetros, multímetros, etc. Ajustamentos e folgas Palpa folgas e medidores de proximidade Temperatura Termómetros, termopares, pirómetros, etc. Desgaste Calibres, padrões diversos, etc. Corrosão Medidores de corrosão. Movimento Medidores de vibrações, medidores de frequências, etc. No Nível 3 são realizadas as análises de desgaste e de lubrificantes com recurso a utilização de meios laboratoriais sofisticados. Isto porque, a condição dos lubrificantes ou a presença de fragmentos de desgaste nos óleos lubrificantes das caixas de velocidade ou nos óleos dos motores podem ser usados como indicadores da condição dos sistemas. Contudo, este tipo de condição não pode ser avaliado por mero senso humano. Por isso, são necessários meios avançados de análise de lubrificantes para a avaliação da sua condição e da presença de contaminantes. Por exemplo, a presença de partículas metálicas nos óleos dos motores podem indicar a condição dos cilindros dos motores ou dos pistões. De igual modo, a presença de partículas nos óleos de caixas de velocidades podem indicar a condição das engrenagens. Por isso, a presença de contaminantes nos lubrificantes proporcionam uma clara indicação da condição das máquinas. No Nível 4 são efectuadas avaliações integrais da condição dos equipamentos e das máquinas com recurso aos computadores e microprocessadores. Neste nível, transdutores de processos, acelerómetros, contadores e outros sensores são aplicados em diferentes pontos dos equipamentos para a aquisição de dados que possam indicar potenciais defeitos capazes de darem origem a falhas ou danificação das máquinas ou dos equipamentos. Modernamente, uso de meios informáticos como registadores de dados, redes computadorizadas e transferidores de dados revolucionou o Nível 4 de monitoria da condição. Contudo, o Nível 4 de monitoria de condição envolve altos custos e altos níveis de formação dos operadores, por isso este nível é geralmente empregue nas indústrias de grande escala. 3.5. O Diagnóstico Técnico 3.5.1. Considerações Gerais Sobre o Diagnóstico Técnico Parte considerável do equipamento industrial requer uma especial necessidade de diagnóstico de formas a se poder prever trabalhos de manutenção para evitar as eventuais falhas. No que se refere ao equipamento moderno, quase a metade do tempo dedicado à manutenção é, em geral, usado para o diagnóstico e a outra metade aos trabalhos efectivos de reparação e testes. Nos equipamentos electrónicos é usualmente mais barato esperar que a falha ocorra para substituir determinados componentes (circuitos ou painéis) que falharem. Enquanto que nos equipamentos mecânicos as intervenções preventivas geralmente resultam em baixos custos de exploração dos equipamentos. Nos equipamentos críticos são, normalmente, incorporados alguns sistemas de alarme. Por exemplo as lâmpadas de alarme, os sistemas sonoros, etc., para sinalizar as possíveis falhas. Alexandre Charifo Ali Lições de Manutenção Industrial DEMA – FEUEM 22 3.5.2. Técnicas de Monitoria Modernamente, a maior parte das máquinas, sobretudo as que são comandadas directamente por operador, dispõem de sistema de alarme para indicar situações anómalas de funcionamento mas uma indicação numérica por termómetros, conta-rotações, medidores de pressão, são necessárias, na própria máquina ou no painel do operador. A inspecção visual ou auditiva, tem sido um dos métodos mais familiares de controlo, mas a subjectividade das informações colhidas nem sempre é aceitável. No entanto, e dentro do método visual, há a considerar processos importantes que resultam da gravação das informações colhidas em forma de fotografia, termografia, radiografia, aplicação de fluidos penetrantes e moldes, este ultimo caso de interesse para análise de superfícies de fractura. E o ruído anormal produzido pelas máquinas devido a avarias associadas a fenómenos de vibração deu, nos últimos anos, origem ao controlo de vibrações. A maior parte das técnicas de monitoria técnica dos equipamentos industriais são baseadas em: • Avaliação de níveis de vibrações; • Avaliação de níveis de temperatura; • Avaliação da intensidade sonora; • Avaliação de parâmetros eléctricos; • Avaliação de parâmetros hidráulicos e pneumáticos; • Avaliação da corrosão; • Avaliação do desgaste; • Outros métodos. O sucesso da manutenção baseada na condição dos equipamentos industriais depende a eficiência da identificação das tendências de degradação dos componentes das máquinas. Por esta razão, é importante a determinação da origem ou das causas das avarias ou falhas das máquinas ou equipamentos. As falhas de diferentes tipos incluem diferentes tipos de efeitos nos sistemas. Estes efeitos podem ser classificados como efeitos dinâmicos, efeitos de particular contaminantes, efeitos físicos, efeitos químicos, efeitos térmicos ou efeitos corrosivos. Os sistemas de monitoria da condição do equipamento têm por objectivos a determinação dos diferentes efeitos e avaliação dos seus graus com o auxílio de dispositivos especializados. Os dispositivos ou instrumentos usados na monitoria da condição proporcionam medidas quantitativas dos efeitos auxiliando, deste modo, a avaliação da condição das máquinas ou dos equipamentos. Alguns dos potenciais efeitos e suas avaliações são discutidas nas subsecções subsequentes. 3.5.2.1. Análise de Vibrações. O uso da análise de vibrações para monitorar as condições do equipamento é muito importante para a programação da manutenção preventiva. Para o efeito, o analista deve identificar os intervalos de verificação para cada uma das máquinas. Estes intervalos dependem de vários factores, como a velocidade de operação, o uso, etc. A análise de vibrações envolve a medição de vibrações horizontalmente, verticalmente e axialmente em cada um dos veios. Estes métodos podem determinar os defeitos mecânicos e as causas do funcionamento deficiente das máquinas. Alexandre Charifo Ali Lições de Manutenção Industrial DEMA – FEUEM 23 Em geral, para a realização da avaliação do nível de vibrações seguem-se os seguintes passos: i. Selecção das máquinas; ii. Selecção dos pontos de verificação;iii. Selecção dos intervalos de verificação; iv. Estabelecimento dos limites de vibrações; v. Condução das análises em cada máquina; vi. Formação de um banco de dados relativo a informação sobre o equipamento. 3.5.2.2. Monitoria da Temperatura A elevação excessiva da temperatura é frequentemente um indicativo de existência de problemas no equipamento. Por exemplo, Os motores podem avariar de diversas formas, mas usualmente o aquecimento excessivo é que causa a maior parte de falhas. Este tipo de falhas normalmente é causado por fricção entre componentes em más condições de serviço ou com a lubrificação deficiente. Alem disso, a verificação necessária para os processos que dependem de certos níveis de temperatura, como fornos, panelas de aquecimento, misturadores, etc., torna indispensável a monitoria da temperatura. A determinação de temperaturas pode ser considerada dentro dos métodos utilizáveis, mas com excepção dos termopares, o equipamento actualmente existe só dá uma resposta relativamente lenta. Além dos termopares, os instrumentos mais usados na monitoria de temperaturas são os seguintes: • Termómetros; • Termopares; • Termistores; • Pirómetros de radiação ou ópticos; • Sistemas eléctricos; • Fitas bimetálicas; • Tintas indicadoras; • Materiais fusíveis, etc. 3.5.2.3. Medição da Intensidade Sonora. Em muitos casos uma variação significativa do som pode ser uma indicação fiável da necessidade de substituição de certos componentes do equipamento. Com efeito, a medição da intensidade sonora pode indicar a localização exacta da avaria. Refira-se que, em muitos casos, os operadores do equipamento bastante experientes podem identificar a fonte do problema apenas escutando os sons da máquina em funcionamento. 3.5.2.4. Monitoria dos Parâmetros Eléctricos Uma mudança significativa no consumo de energia ou na resistência eléctrica de certos componentes são indicações de problemas. A monitoria destes parâmetros pode ser útil para a prevenção das falhas nos equipamentos. Alexandre Charifo Ali Lições de Manutenção Industrial DEMA – FEUEM 24 3.5.2.5. Testes Hidráulicos e Pneumáticos Determinadas falhas das máquinas ou equipamentos podem ser detectadas através de medições físicas de certos parâmetros e são chamados efeitos primários. Os efeitos primários são as condições que podem ser reconhecidas através de mudanças mensuráveis do desempenho da maquinaria. Por exemplo, qualquer mudança significativa na perda de potência pode ser associada com o aumento da fricção no sistema ou derrame do óleo hidráulico do sistema. A medição da força hidráulica é útil, dado que pode indicar se existe um escape do fluído, se a bomba está a deslizar (funciona em baixa carga) ou se existe um outro tipo de falha tais como entupimentos, incrustação, etc. 3.5.2.6. Monitoria do Desgaste As análises dos óleos de lubrificação e das partículas de desgaste são largamente usados na manutenção preventiva dos equipamentos. De facto, para que se possa determinar com segurança os níveis de desgaste dos equipamentos, geralmente, faz-se a análise dos óleos lubrificantes, com a finalidade de auxiliar a manutenção preventiva. A análise dos óleos de lubrificação usados pode ser feita através da verificação da viscosidade, da existência de partículas sólidas, da contaminação, etc. Refira-se que o controlo dos produtos do desgaste dos órgãos de máquinas em movimento relativo pode fornecer considerável informação quer pela sua quantidade como pelas suas análises física e química. 3.5.2.7. Testes não Destrutivos A realização de testes não destrutivos é muito útil para as acções de manutenção preventiva e tem a vantagem da possibilidade de reutilização das peças testadas. E os testes não destrutivos mais usados são os seguintes: • Inspecção magnética; • Inspecção radiográfica; • Líquidos penetrantes; • Exames endoscópicos etc. 3.5.3. Áreas de Aplicação dos Métodos de Diagnóstico Técnico Em termos gerais é possível definir determinadas aplicações e limites para os quais certas técnicas são mais eficientes que as outras. Por exemplo, o controle de vibrações é largamente aplicado na monitoria do funcionamento de chumaceiras de rolamento, enquanto a análise de partículas de desgaste tem especial no caso de chumaceiras de deslizamento. Certos casos necessitam de mais de uma técnica, como é o caso de engrenagens, onde tanto o desgaste, como a variação de temperatura do lubrificante servem como indicadores de um mau funcionamento. A Tabela 3.3, apresenta um resumo das vantagens, inconvenientes e áreas preferenciais de aplicação de vários métodos. Alexandre Charifo Ali Lições de Manutenção Industrial DEMA – FEUEM 25 Tabela 3.3 – Áreas de aplicação dos métodos de diagnóstico técnico Método Vantagens Inconvenientes Aplicações In sp e c ç ã o V is u a l • Inspecção magnética; • Inspecção radiográfica; • Líquidos penetrantes; • Exames endoscópicos. • Indicação imediata da condição do componente sem necessidade de tratamento dos resultados; • Baixo custo. • Geralmente não é possível a determinação quantitativa de variáveis com suficiente precisão. • Deterioração de tubagens, caixas, reservatórios, pás de turbinas, engrenagens, uniões, correias. • Embraiagens, freios e molas. • Deterioração da condição do fluído. M o n it o ri a d a T e m p e ra tu ra • Termómetros; • Termopares; • Pirómetros • Tintas indicadoras; • Materiais fusíveis. • Dá uma indicação segura e imediata; • Baixo custo. • Exige uma continuidade de medições. • Máquinas- ferramenta; • Motores; • Máquinas têxteis; • Bombas de pressão. A n á li se d e V ib ra ç õ e s • Análise espectral. • Análise discreta: • Diagnóstico da avaria bastante preciso; • Possibilidade de análise usando equipamento portátil; • Muito eficaz para órgãos com movimento de rotação. • Elevado custo quando se efectua um controlo contínuo. • Desalinhamento e desequilíbrio de veios e rotores. • Chumaceiras de rolamento • Turbulência ou falta de lubrificação em chumaceiras de desligamento. • Deterioração ou má montagem de engrenagens • Correias de transmissão M o n it o ri a d o D e sg a st e • Absorção atómica • Ferrografia; • Espectroscopi a de emissão. • Informação sobre o desgaste; • Possibilidade de diagnóstico preciso da avaria • Necessidade de experiência para determinar o início da avaria causado pelo desgaste anormal. • Elevado custo quando se efectua um controlo contínuo. • Engrenagens; • Cames; • Válvulas; • Chumaceiras; • Vedantes; e • Elementos de máquinas. Alexandre Charifo Ali Lições de Manutenção Industrial DEMA – FEUEM 26 3.6. Métodos de Investigação de Falhas A investigação de falhas de equipamentos, danos ou defeitos de peças tem duas finalidades: i. Apurar a razão da falha, para que sejam tomadas medidas objectivando a eliminação de sua repetição; ii. Alertar o utente a respeito do que poderá ocorrer se a máquina for usada ou conservada inadequadamente. Para que a análise possa ser bem-feita, não basta examinar a peça ou componente que acusa a presença de falhas. É preciso, de fato, fazer um levantamento de como a falha ocorreu, quais os sintomas, se a falha já aconteceu em outra ocasião, quanto tempo a máquina trabalhou desde sua aquisição, quando foi realizada a última reforma, quais as reparações foram feitas na máquina, em que condições de serviço ocorreu a falha, quais foram os serviços executados anteriormente, quem era o operador da máquina e por quanto tempo ele a operou. Enfim, o levantamento deverá ser o mais minucioso possível para que a causa da ocorrência fique perfeitamente determinada. Evidentemente, uma observação pessoal das condições gerais do equipamento e um exame do seu histórico (arquivo ou pasta) são duas medidasque não podem ser negligenciadas. O passo seguinte é diagnosticar o defeito e determinar sua localização, bem como decidir sobre a necessidade de intervenção no equipamento. A desmontagem completa deve ser evitada, porque é cara e demorada, além de comprometer a produção; porém, às vezes, ela é inevitável. É o caso típico do dano causado pelo desprendimento de limalhas que se espalham pelo circuito interno de lubrificação ou pelo circuito hidráulico de uma máquina. Após a localização do defeito e a determinação da intervenção, o pessoal responsável pela manutenção deverá colocar na bancada os componentes deteriorados ou danificados; onde serão estudados. Os mesmos devem ser limpos, se necessário. Recomenda-se a emissão de laudos ou relatório de análise de falhas destas peças ou componentes. 3.6.1. Diagrama de Causa Efeito Na vida real, após a identificação de um defeito no funcionamento ou de uma falha no equipamento, é sempre recomendável que se faça um estudo pormenorizado com vista a determinação das causas desta ocorrência não desejável. O diagrama de causa – efeito pode ser usado para análise das possíveis causas, mesmo nas situações em que as causas não são óbvias. As fases da construção do diagrama de causa e efeito são: a) Definir o problema (o efeito) a ser analisado; b) Formar a equipa para efectuar a análise; c) Desenhar a caixa do efeito e a linha central; d) Especificar as categorias principais das possíveis causas e ligar as respectivas caixas à linha principal; e) Identificar as possíveis causas e classificá-las em categorias especificadas na alínea d); Alexandre Charifo Ali Lições de Manutenção Industrial DEMA – FEUEM 27 f) Ordenar as causas de formas a identificar as mais prováveis de ter impacto no problema g) Tomar acções correctivas. Figura 3.7 – Diagrama de causa – efeito. 3.6.2. Cadeia de Causa – Efeito Nós dizemos que existe uma falha sempre que aparece um defeito, isto é, quando o comportamento do equipamento se desvia do normal. Entretanto, é muito mais importante observar os sintomas da falha, que por vezes a correcção tem sido simplesmente uma remoção destes sintomas sem qualquer investigação das possíveis causas, o que não permite uma curva duradoira. Deste modo, para se efectuar uma cura efectiva, deve-se determinar a causa original da falha, através da construção da cadeia de eventos das causas e efeitos que levam à falha. A Figura 3.8 dá exemplo de cadeia de causa efeito para a gripagem de um motor. Figura 3.8 – Cadeia de causa – efeito para gripagem de um motor. Falha Eléctrica Controlador da Temperatura Manutenção da Tubulação Falha do Sistema de Alarme Abastecimento de Reagente Variação da Concentração Substituição da Válvula Falha do Sistema de Alarme AVARIA DO MISTURADOR Fusível Quadro Eléctrico Condutores Depreciação de Termistores Sensores Trabalhos de Emergência Periodicidade Avaria do Modelador de fase Deformação dos Tubos Novo reagente Erro do operador Reagente Desvio do Calorímetro Rotina da Manutenção Comporta do ar Falha do motor R ot or D ef ei to s no Bujão de dreno mal apertado Danificação da rosca Perca de óleo Falta de lubrificação Gripagem do motor Falha de sinalização de alarme Alexandre Charifo Ali Lições de Manutenção Industrial DEMA – FEUEM 28 3.6.3. Método de Maxer Para assegurar que um determinado tipo de falha do equipamento não se repita Maxer recomenda os seguintes procedimentos: i. Estudar a situação cuidadosamente; ii. Fazer um diagnóstico provisório, se possível; iii. Identificar as causas mais prováveis; iv. Verificar se ela foi realmente a causa; v. Reparar a avaria; vi. Verificar se a reparação removeu a avaria; vii. Examinar as causas originais e corrigi-las; viii. Avaliar o efeito destas correcções; ix. Verificar a veracidade comparando com o equipamento similar; e x. Registar todos os procedimentos. Neste método, para ajudar o diagnóstico podem ser feitas perguntas clássicas como: i. Quem? • Quem foi o operador? ii. O que? • Que problema existiu? • Que sintomas foram observados? iii. Onde? • Onde é que a falha ocorreu? • Onde é que não houve sinal? iv. Quando? • Quando é que a falha ocorreu pela primeira vez? • Quando é que ela apareceu pela segunda vez? • Será que ela é periódica? Qual a sua frequência? Como? • Que circunstâncias precederam a falha? Quanto custa? • Quão importante é a falha? • Que consequências ela teve?
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