Grupo 8 - Unesp
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Alunos: Augusto Henrique Costa<br />
Max Hiroo Maruyama<br />
Rubens Roberto Ingraci Neto<br />
Manutenção Preditiva<br />
Introdução<br />
Muller (1991) destaca que até os anos 60 era prática comum continuar utilizando os<br />
equipamentos até os mesmos apresentarem sérios problemas de desempenho ou até mesmo<br />
quebrarem, destaca ainda que tal abordagem conduziu a muitas falhas catastróficas, o que na<br />
maioria das vezes foi substituída por manutenções nos equipamentos críticos em datas<br />
planejadas. Tal método de manutenção preventiva que muitas vezes é utilizado nos processos<br />
industriais, tem efetivamente minimizado falhas graves. Contudo sua maior limitação é que uma<br />
manutenção fixa programada pode às vezes resultar em custosas inspeções freqüentes.<br />
Conforme TAVARES (1987) Manutenção Preventiva é aquela que se conduz aos<br />
intervalos pré-determinados com o objetivo de reduzir a possibilidade de o equipamento situarse<br />
em uma condição abaixo do nível requerido de aceitação. Esta manutenção pode tomar por<br />
base intervalos de tempo pré-determinados e/ou condições preestabelecidas de funcionamento,<br />
podendo ainda requerer que, para sua execução o equipamento seja retirado de operação.<br />
SOTHARD (1996) ressalta que a manutenção preventiva envolve cuidados rotineiros<br />
sobre equipamentos e inclui lubrificação das máquinas e reposição de peças de desgaste<br />
intensivo. Complementa que isoladamente a manutenção preventiva não propicia condições de<br />
previsão mais aprofundada sobre falhas dos componentes ou sobre como evitar conseqüências<br />
na produção. Ainda complementa que a manutenção preditiva revisa a performance do passado<br />
para prever quando um componente específico irá falhar. Exemplifica que a manutenção pode<br />
optar pela troca de um componente a cada 380 horas de uso, trocando a peça prematuramente de<br />
forma a evitar parada. A manutenção preditiva é a manutenção preventiva efetuada no momento<br />
exato, detectado através de análises estatísticas e análises de sintomas.<br />
Muitos classificam a manutenção preditiva como uma manutenção corretiva planejada.<br />
TAVARES define a manutenção preditiva da seguinte forma: “entende-se por controle<br />
preditivo de manutenção, a determinação do ponto ótimo para executar a manutenção<br />
preventiva num equipamento, ou seja, o ponto a partir do qual a probabilidade do equipamento<br />
falhar assume valores indesejáveis. A determinação desse ponto traz como resultado índices<br />
ideais de prevenção de falhas, tanto sob o aspecto técnico como pelo aspecto econômico, uma<br />
vez que a intervenção no equipamento não é feita durante o período que ainda está em<br />
condições de prestar o serviço, nem no período em que suas características operativas estão<br />
comprometidas” (TAVARES; 1996).<br />
Objetivo<br />
A manutenção preditiva tem como objetivos: predizer a ocorrência de uma falha ou<br />
degradação, determinar, antecipadamente, a necessidade de correção em uma peça específica,<br />
eliminar as desmontagens desnecessárias para inspeção, aumentar o tempo de disponibilidade
dos equipamentos para operação, reduzir o trabalho de emergência e urgência não planejada,<br />
impedir a ocorrência de falhas e o aumento dos danos, aproveitar a vida útil total de cada<br />
componente e de um equipamento, aumentar o grau de confiança no desempenho de um<br />
equipamento e de seus componentes, determinar previamente as interrupções de fabricação para<br />
cuidar dos equipamentos, redução de custos de manutenção, aumento da produtividade e<br />
conseqüentemente da competitividade.<br />
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Tipos de Análises<br />
As técnicas de monitoramento preditiva, ou seja, baseadas em condições, incluem:<br />
Termografia<br />
Análise de vibrações<br />
Análise de lubrificantes<br />
Propriedades físico-químicas<br />
Cromatografia gasosa<br />
Espectrometria<br />
Ferrografia<br />
Radiografia<br />
Energia acústica (ultra-som)<br />
Energia eletromagnética (partículas magnéticas, correntes parasíticas)<br />
Fenômenos de viscosidade (líquidos penetrantes)<br />
Radiações ionizantes(Raio X ou Gamagrafia)<br />
Tribologia<br />
Monitoria de processos<br />
Inspeção visual<br />
Outras técnicas de análise não-destrutivas<br />
Ultra-som<br />
A manutenção preditiva por ultra-som é um método não destrutivo que detecta<br />
descontinuidades internas pelo modo de propagação das ondas sonoras através de uma peça. É<br />
mais rápido e mais fácil que os métodos convencionais, os quais utilizam pressão de ar ou água,<br />
e que propicia completa precisão. Pode ser aplicado em uma infinidade de elementos como<br />
containers, tubulações, trocadores de calor, gavetas, selos, comportas, automóveis, aviões, etc.<br />
Este método é executado colocando-se um gerador de som (Transmissor Ultra Sônico)<br />
patenteado no interior ou ao lado do elemento a ser inspecionado.<br />
Detecta descontinuidades internas em materiais, baseando-se no fenômeno de reflexão<br />
de ondas acústicas quando encontram obstáculos à sua propagação, dentro do material. Um<br />
pulso ultra-sônico é gerado e transmitido através de um transdutor especial, encostado ou<br />
acoplado ao material. Os pulsos ultra-sônicos refletidos por uma descontinuidade, ou pela<br />
superfície oposta da peça, são captados pelo transdutor, convertidos em sinais eletrônicos e<br />
mostrados na tela LCD ou em um tubo de raios catódicos (TRC) do aparelho.<br />
Os ultra-sons são ondas acústicas com freqüências acima do limite audível.<br />
Normalmente, as freqüências ultra sônicas situam-se na faixa de 0,5 a 25 Mhz.<br />
Geralmente, as dimensões reais de um defeito interno podem ser estimadas com uma<br />
razoável precisão, fornecendo meios para que a peça ou componente em questão possa ser<br />
aceito, ou rejeitado, baseando-se em critérios de aceitação da norma aplicável. Utiliza-se ultrasom<br />
também para medir espessura e determinar corrosão com extrema facilidade e precisão.<br />
As aplicações deste ensaio são inúmeras: soldas, laminados, forjados, fundidos, ferrosos<br />
e não ferrosos, ligas metálicas, vidro, borracha, materiais compostos, tudo permite ser analisado<br />
por ultra-som. Indústria de base (usinas siderúrgicas) e de transformação (mecânicas pesadas),<br />
indústria automobilística, transporte marítimo, ferroviário, rodoviário, aéreo e aeroespacial:<br />
todos utilizam ultra-som.
Modernamente o ultra-som é utilizado na manutenção industrial, na detecção preventiva<br />
de vazamentos de líquidos ou gases, falhas operacionais em sistemas elétricos (efeito corona),<br />
vibrações em mancais e rolamentos.<br />
O ensaio ultra sônico é, sem sombra de dúvidas, o método não destrutivo mais utilizado<br />
e o que apresenta o maior crescimento, para a detecção de descontinuidades internas nos<br />
materiais.<br />
Líquido Penetrante<br />
Técnica utilizada com freqüência após a detecção de falhas por emissão acústica, pois<br />
através deste método torna-se mais fácil de identificar as falhas existentes. Utiliiza-se um<br />
líquido de baixa viscosidade na área onde apresenta descontinuidade, adicionando um pó<br />
revelador que mostrará as trincas pelo acúmulo de pó na região, sendo possível visualizar o<br />
tamanho da falha.<br />
O ensaio por líquidos penetrantes presta-se a detectar descontinuidades essencialmente<br />
superficiais e que sejam abertas na superfície, tais como trincas, poros, dobras, etc..podendo ser<br />
aplicado em todos os materiais sólidos e que não sejam porosos ou com superfície muito<br />
grosseira.<br />
É muito usado em materiais não magnéticos como alumínio, magnésio, aços inoxidáveis<br />
austeníticos, ligas de titânio, e zircônio, além dos materiais magnéticos. É também aplicado em<br />
cerâmica vitrificada, vidro e plásticos.<br />
Descontinuidades em materiais fundidos tais como gota fria, trincas de tensão<br />
provocadas por processos de têmpera ou revenimento, descontinuidades de fabricação tais como<br />
trincas, costuras, dupla laminação, sobreposição de material ou ainda trincas provocadas pela<br />
fadiga do material ou corrosão sob tensão, podem ser facilmente detectadas pelo método de<br />
Líquido Penetrante.<br />
Princípios básicos:<br />
O método consiste em fazer penetrar na abertura da descontinuidade um líquido. Após a<br />
remoção do excesso de líquido da superfície, faz-se sair da descontinuidade o líquido retido<br />
através de um revelador. A imagem da descontinuidade fica então desenhada sobre a superfície.<br />
Podemos descrever o método em seis etapas principais no ensaio , quais sejam:<br />
a) Preparação da superfície - Limpeza inicial<br />
Antes de se iniciar o ensaio, a superfície deve ser limpa e seca. Não devem existir água,<br />
óleo ou outro contaminante. Contaminantes ou excesso de rugosidade, ferrugem, etc, tornam o<br />
ensaio não confiável.<br />
b) Aplicação do Penetrante<br />
Consiste na aplicação de um líquido chamado penetrante, geralmente de cor vermelha,<br />
de tal maneira que forme um filme sobre a superfície e que, por ação do fenômeno chamado<br />
capilaridade, penetre na descontinuidade. Deve ser respeitado um determinado tempo para que a<br />
penetração se complete.<br />
c) Remoção do excesso de penetrante.<br />
Consiste na remoção do excesso do penetrante da superfície, através de produtos<br />
adequados, condizentes com o tipo de líquido penetrante aplicado, devendo a superfície ficar<br />
isenta de qualquer resíduo na superfície.<br />
d) Revelação<br />
Consiste na aplicação de um filme uniforme de revelador sobre a superfície. O revelador<br />
é usualmente um pó fino (talco) branco. Pode ser aplicado seco ou em suspensão, em algum<br />
líquido. O revelador age absorvendo o penetrante das descontinuidades e revelando-as. Deve ser<br />
previsto um tempo determinado de revelação para sucesso do ensaio.<br />
e) Avaliação e Inspeção<br />
Após a aplicação do revelador, as indicações começam a serem observadas, através da<br />
mancha causada pela absorção do penetrante contido nas aberturas, e que serão objetos de<br />
avaliação.
A inspeção deve ser feita sob boas condições de luminosidade, se o penetrante é do tipo<br />
visível (cor contrastante com o revelador) ou sob luz negra, em área escurecida, caso o<br />
penetrante seja fluorescente.<br />
Nesta etapa deve ser preparado um relatório escrito que mostre as condições do ensaio,<br />
tipo e identificação da peça ensaiada, resultado da inspeção e condição de aprovação ou rejeição<br />
da peça.<br />
f) Limpeza pós ensaio<br />
A última etapa, geralmente obrigatória, é a limpeza de todos os resíduos de produtos,<br />
que podem prejudicar uma etapa posterior de trabalho da peça (usinagem, soldagem dentre<br />
outras).<br />
Vantagens e limitações:<br />
Vantagens:<br />
Pode-se dizer que a principal vantagem do método é a sua simplicidade. A interpretação<br />
dos resultados se dá facilmente. O aprendizado é simples e requer pouco tempo de treinamento<br />
do inspetor.<br />
Como a indicação assemelha-se a uma fotografia do defeito, é muito fácil de avaliar os<br />
resultados. Em contrapartida o inspetor deve estar ciente dos cuidados básicos a serem tomados<br />
(limpeza, tempo de penetração, etc), para que a avaliação seja correta.<br />
Não há limitação para o tamanho e forma das peças a ensaiar, nem tipo de material; por<br />
outro lado, as peças devem ser susceptíveis à limpeza e sua superfície não pode ser muito<br />
rugosa e nem porosa. Além disso, o método pode revelar descontinuidades (trincas)<br />
extremamente finas (da ordem de 0,001 mm de abertura ).<br />
Limitações:<br />
Somente descontinuidades abertas para a superfície são detectadas, já que o penetrante<br />
tem que entrar na descontinuidade para ser posteriormente revelado. Por esta razão, a<br />
descontinuidade não deve estar preenchida com material estranho.<br />
A superfície do material não pode ser porosa ou absorvente já que não haveria<br />
possibilidades de remover totalmente o excesso de penetrante, causando mascaramento de<br />
resultados.<br />
A aplicação do penetrante deve ser feita numa determinada faixa de temperatura<br />
permitida ou recomendada pelo fabricante dos produtos. Superfícies muito frias (abaixo de<br />
5°C) ou muito quentes (acima de 52 °C) não são recomendáveis ao ensaio.<br />
Vibração<br />
O acompanhamento e a análise de vibração tornaram-se um dos mais antigos métodos<br />
de predição na indústria, tendo a sua maior aplicação em equipamentos rotativos (bombas,<br />
turbinas, redutores, ventiladores, compressores); já que estes apresentam ciclos mais bem<br />
definidos e defeitos como desalinhamento e batimento, que são facilmente detectados por este<br />
método. O estágio atual de desenvolvimento dos instrumentos, sistemas de monitoração e<br />
programas especializados é permite que sejam detectados diversos tipos de falhas:<br />
desbalanceamento, desalinhamento, empenamento de eixos, excentricidade, desgaste em<br />
engrenagens e mancais, má fixação da máquina ou de componentes internos, roçamentos,<br />
erosão, abrasão, ressonância, folgas, desgastes em rolamentos e outros componentes rotativos,<br />
fenômenos aerodinâmicos e/ ou hidráulicos e problemas elétricos (quebra de barras de rotores,<br />
má fixação de bobinas, núcleos ou peças polares em motores, geradores e transformadores). O<br />
método tem se provado útil na monitoração da operação de máquinas rotativas (ventiladores,<br />
compressores, bombas e turbinas); na detecção e reconhecimento da deterioração de rolamentos;<br />
no estudo de mal funcionamentos típicos em maquinaria com regime cíclico de trabalho,<br />
laminadores, prensas; e na análise de vibrações proveniente dos processos de trinca,<br />
notadamente em turbinas e outras máquinas rotativas.<br />
As técnicas de análise de vibrações estão bem desenvolvidas e vão dos métodos mais<br />
simples (medição dos valores médios das amplitudes de vibração) até os mais complexos<br />
(correlações e espectros de correlações).
Exemplificando, na verificação do grau de desbalanceamento de um eixo, geralmente é<br />
suficiente a medição da amplitude e da fase de vibração na freqüência de rotação, verificados<br />
através de um acelerômetro conectado radialmente em um dos mancais do eixo.<br />
Em outros casos, quando se está procurando anomalias localizadas tais como áreas com<br />
erosão ou trincas nas pistas dos mancais, são necessárias técnicas especiais que isolam os sinais<br />
provenientes das anomalias, do ruído de fundo.<br />
O espectro de vibrações a ser observado no ensaio dos componentes pode ser obtido<br />
com o auxílio de sensores (acelerômetro, transdutores eletromagnéticos, etc.) e convertidos em<br />
sinais elétricos, os quais são enviados para um osciloscópio, digitalizados ou registrados na<br />
forma de gráfico.<br />
Para alguns equipamentos de alta responsabilidade são usados instrumentos mais<br />
sofisticados que chegam a arquivar as especificações da máquina, os dados de referência com os<br />
resultados do ensaio inicial e os pontos de medição, a freqüência, a amplitude e as<br />
características de fase dos sinais de vibração registrados. Muitos equipamentos acompanham<br />
cartas que mostram seu espectro de vibração, indicando o posicionamento dos sensores em<br />
eventuais análises. Assim, é possível comparar o estado atual da máquina com o desejado.<br />
As operações de manutenção podem ser estabelecidas compilando-se um "diário" para a<br />
máquina em questão e comparando-o com o "gráfico de dinamismo", acompanhando deste<br />
modo o comportamento do sistema ao longo do tempo.<br />
Mesmo as mais complexas técnicas de medição localizada são afetadas por distúrbios<br />
causados por outras fontes de vibração da máquina investigada; o que dificulta a interpretação<br />
dos sinais registrados. O aumento na sensibilidade do ensaio pode resultar no aumento de<br />
alarmes falsos, quando os sinais captados não correspondem a reais anomalias. Montagem e<br />
desenvolvimento de complexos sistemas de diagnósticos tem custo elevados.<br />
O progresso no campo dos microprocessadores tornou possível a digitalização de sinais,<br />
o que antes era processado de forma analógica. Os avanços da inteligência artificial, utilizando<br />
redes neurais, lógica fuzzy, e algoritmos genéticos, encontram aplicações na forma integrada e<br />
simultânea do uso de informações provenientes de diferentes sensores (vibrações, temperatura,<br />
pressão, carga); técnica conhecida por multi-sensoriamento. Desta forma a operação de uma<br />
máquina pode ser continuamente monitorada, corrigindo-a ou paralisando-a imediatamente, no<br />
caso de uma anomalia séria, antes de seu colapso.<br />
Emissão Acústica<br />
Emissão acústica é um fenômeno que ocorre quando uma descontinuidade é submetida<br />
a solicitação térmica ou mecânica. Uma área portadora de defeitos é uma área de concentração<br />
de tensões que, uma vez estimulada, origina uma redistribuição de tensões localizadas. Este<br />
mecanismo ocorre com a liberação de ondas de tensões na forma de ondas mecânicas<br />
transientes. A técnica consiste em captar esta perturbação no meio, através de transdutores<br />
piezoelétricos instalados de forma estacionária sobre a estrutura.<br />
O método de captação e análise dos sinais de emissão acústica é semelhante ao utilizado<br />
na vibração.<br />
O objetivo é avaliar a condição de integridade, localizando e classificando as áreas<br />
ativas quanto ao grau de comprometimento que eventuais descontinuidades impõem à<br />
integridade estrutural. Áreas ativas classificadas como severas deverão ser examinadas<br />
localmente por técnicas de ensaios não destrutivos, como o ultra-som e partículas magnéticas,<br />
para caracterização da morfologia e dimensionamento dos defeitos presentes. A maior<br />
contribuição da técnica é a de analisar o comportamento dinâmico das descontinuidades, recurso<br />
este único dentro do elenco dos ensaios não destrutivos. O método tem várias aplicações, por<br />
exemplo:<br />
Monitoramento do teste hidrostático inicial em vasos de pressão;<br />
Monitoramento contínuo para equipamentos, componente ou maquinas em operação,<br />
fadiga em serviço ou em protótipos e vasos de pressão;<br />
Monitoramento do desgaste de ferramentas e controle do processo de soldagem;
Caracterização de materiais compostos (fibras de vidro, fibra de carbono, concreto,<br />
etc).<br />
O ensaio por emissão acústica permite a detecção, localização e a classificação da fonte<br />
ativa. A localização da fonte é atingida medindo-se a diferença dos tempos de chegada das<br />
ondas elásticas geradas pela fonte emissora, quando elas atingirem os vários sensores instalados<br />
na estrutura. A posição da fonte emissora é geralmente estabelecida pelo método da triangulação<br />
utilizando-se três ou mais sensores. A quantidade de sensores requerida para a verificação de<br />
toda a estrutura é dependente da espessura e geometria do componente ensaiado. A<br />
possibilidade de localização das descontinuidades sem a necessidade de movimentação dos<br />
sensores permite o ensaio global de estruturas mesmo em áreas de difícil acesso.<br />
O ensaio não detecta descontinuidades estáveis que não comprometem a integridade<br />
estrutural, assim como não dimensiona o defeito e tão pouco indica sua morfologia. Daí a<br />
necessidade de ensaios complementares de ultra-som e partículas magnéticas. A combinação do<br />
ensaio global de emissão acústica e métodos complementares é a melhor alternativa para<br />
avaliação de integridade<br />
A utilização de uma técnica de avaliação global como a Emissão Acústica, produz os<br />
seguintes benefícios diretos:<br />
Redução das áreas a inspecionar, com a conseqüente redução do tempo de<br />
indisponibilidade do equipamento;<br />
Detecção e localização de descontinuidades com significância estrutural para as<br />
condições de carregamento durante o ensaio;<br />
Ferramenta que permite uma avaliação de locais com geometrias complexas, com<br />
dificuldades de utilização de END´s convencionais;<br />
Permite a realização dos ensaios em operação ou durante resfriamento da unidade,<br />
anterior à parada.<br />
Resultando na caracterização global da estrutura, que permite ao responsável pela<br />
avaliação da integridade, uma visão sobre o comportamento mecânico e a resposta do<br />
equipamento ao carregamento imposto.<br />
A integração de uma técnica global de inspeção em serviço (emissão acústica), técnicas<br />
localizadas de dimensionamento e caracterização (ultra-som e partículas magnéticas), e a análise<br />
da influência da presença de descontinuidades na estrutura (mecânica da fratura) é a resposta<br />
para os usuários e executantes dos ensaios não destrutivos envolvidos com a avaliação de<br />
integridade estrutural em serviço, situação esta na qual o ensaio de emissão acústica tem<br />
relevante contribuição.<br />
Ferrografia<br />
A ferrografia determina o grau de severidade, modos e tipos de desgastes em<br />
equipamentos por meio de identificação do acabamento superficial, coloração, natureza, e<br />
tamanho das partículas em uma amostra de óleo ou graxas lubrificantes.<br />
A ferrografia foi descoberta em 1971 por Vernon C. Westcott, um tribologista de<br />
Massachusetts, Estados Unidos, e desenvolvida durante os anos subseqüentes com a<br />
colaboração do Roderic Bowen e patrocínio do Centro de Engenharia Aeronaval Americano e<br />
outras entidades. Em 1982 a ferrografia foi liberada para uso civil e trazida para o Brasil em<br />
1988,(Baroni T. D’A. & Gomes G. F.).<br />
A ferrografia é uma técnica de monitoramento e diagnose de condições de máquinas. A<br />
partir da quantificação e análise da morfologia das partículas de desgaste (limalhas),<br />
encontradas em amostras de lubrificantes, determinam-se: tipos de desgaste, severidade,<br />
contaminantes, desempenho do lubrificante etc. Com estes dados torna-se possível à tomada de<br />
decisão quanto ao tipo e urgência de intervenção de manutenção necessária. A ferrografia é<br />
classificada como uma técnica de manutenção preditiva, embora possua inúmeras outras<br />
aplicações, tais como desenvolvimento de materiais e lubrificantes, (Baroni T. D’A. & Gomes<br />
G. F.).<br />
Há dois níveis de análise ferrográfica. Uma quantitativa que consiste numa técnica de<br />
avaliação das condições de desgaste dos componentes de uma máquina por meio da
quantificação das partículas em suspensão no lubrificante, e uma analítica que utiliza a<br />
observação das partículas em suspensão no lubrificante.<br />
Ferrografia Quantitativa:<br />
A ferrografia quantitativa consiste na quantificação do tamanho e numero de partículas<br />
em suspensão no óleo lubrificante. Através desta técnica pode-se obter informações sobre o grau<br />
de severidade do desgaste presente na máquina em análise. A quantificação é feita utilizando-se<br />
o contador de partículas, que permite quantificar as partículas grandes e pequenas de modo<br />
rápido e objetivo.<br />
Essa técnica, inicialmente usada no controle de fluidos em satélites e naves espaciais,<br />
foi gradativamente estendida a sistemas hipercríticos, hidrostáticos, hidráulicos, e outros. O<br />
controle é, hoje, recurso indispensável ao departamento de manutenção para que se obtenha<br />
melhor desempenho e maior vida útil dos componentes do sistema.<br />
O acompanhamento da máquina, por meio da ferrografia quantitativa, possibilita a<br />
construção de gráficos, e as condições de maior severidade são definidas depois de efetuadas<br />
algumas medições.<br />
Ferrografia Analítica:<br />
A ferrografia analítica é feita por meio do exame visual da morfologia, cor das<br />
partículas, verificação de tamanhos, distribuição e concentração no ferrograma. Esta técnica é<br />
importante na obtenção das causas do desgaste, ou seja, os mecanismos geradores de desgaste.<br />
Cada tipo de desgaste pode ser identificado pelas diferentes formas que as partículas adquirem<br />
ao serem geradas.<br />
contato metálico, mas apenas pela transmissão de força tangencial entre uma peça e outra por<br />
meio do filme lubrificante. A quantidade e o tamanho destas partículas aumentará caso a<br />
espessura do filme seja reduzida devido à sobrecarga, diminuição da viscosidade do óleo,<br />
diminuição da velocidade da máquina (Baroni T. D’A. & Gomes G. F.).<br />
Outro desgaste bastante comum é a abrasão. Gera partículas assemelhadas a cavacos de<br />
torno com dimensões de 2 a centenas de microns. A principal causa para este tipo de desgaste é<br />
a contaminação por areia. Os pequenos grãos de areia ingeridos pela máquina se incrustam, por<br />
exemplo, num mancal de metal patente (liga de Estanho, Chumbo e Antimônio) e o canto vivo<br />
exposto “usina” o eixo que está girando, tal qual um torno mecânico, (Baroni T. D’A. & Gomes<br />
G. F.).<br />
Pela ferrografia analítica, faz-se a classificação das partículas de desgaste em cinco<br />
grupos. A Tabela 1 abaixo a seguir mostra os cinco grupos de partículas de desgaste e as causas<br />
que as originam.<br />
Tabela 1 - Classificação das partículas de desgaste
Termografia<br />
A Termografia é uma das técnicas preditivas que mais tem se desenvolvido nos últimos<br />
30 anos. Permite o acompanhamento de temperatura e a formação de imagens térmicas, é<br />
considerada uma técnica de inspeção não destrutiva na qual é utilizada no diagnóstico precoce<br />
de falhas e outros problemas em componentes elétricos, mecânicos e em processos produtivos.<br />
O monitoramento por temperatura é um dos métodos de mais fácil compreensão já que<br />
com o acompanhamento de variações, pode-se perceber uma possível falha do componente. São<br />
utilizadas em mancais, barramentos, unidades hidráulicas.<br />
Termografia é definida como a técnica de sensoriamento remoto que possibilita a<br />
medição de temperaturas e a formação de imagens térmicas (termogramas) de um componente,<br />
equipamento ou processo, a partir da radiação infravermelha naturalmente emitida pelos corpos.<br />
Inspeção Termográfica é a técnica de inspeção não destrutiva realizada com a utilização<br />
de sistemas infravermelhos, para a medição de temperaturas ou observação de padrões<br />
diferenciais de distribuição de calor, com o objetivo de proporcionar informações relativas à<br />
condição operacional de um componente, equipamento ou processo.<br />
É importante ressaltar que a termografia é realizada com os equipamentos e sistemas em<br />
pleno funcionamento, de preferência nos períodos de maior demanda, quando os pontos<br />
deficientes tornam-se mais evidentes, possibilitando a formação do perfil térmico dos<br />
equipamentos e componentes nas condições normais de funcionamento no momento da<br />
inspeção.<br />
A Termografia é uma das técnicas de inspeção chamada de: Técnicas de Manutenção<br />
Preditiva definida por alguns como uma atividade de monitoramento capaz de fornecer dados<br />
suficientes para uma análise de tendências. As técnicas termográficas geralmente consistem na<br />
aplicação de tensões térmicas no objeto, medição da distribuição da temperatura da superfície e<br />
apresentação da mesma, de tal forma que as anomalias que representam as descontinuidades<br />
possam ser reconhecidas.<br />
Duas situações distintas podem ser definidas:<br />
Tensões térmicas causadas diretamente pelo próprio objeto durante a sua operação:<br />
equipamento elétrico, instalações com fluído quente ou frio, isolamento entre zonas de<br />
diferentes temperaturas, efeito termoelástico, etc.<br />
Tensões térmicas aplicadas durante o ensaio através de técnicas especiais (geralmente<br />
aquecimento por radiação ou condução) e certas metodologias a serem estabelecidas caso a<br />
caso, para que se possa obter boa detecção das descontinuidades.<br />
Em ambas situações é necessário haver um conhecimento prévio da distribuição da<br />
temperatura superficial (ou pelo menos que possa ser assumida com uma certa segurança), como<br />
um referencial comparativo com a distribuição real obtida durante o ensaio. O caso mais<br />
simples ocorrerá quando a distribuição da temperatura for uniforme e as descontinuidades se<br />
manifestarem como áreas quentes (por exemplo: componentes com maior resistência elétrica em<br />
uma instalação), ou áreas frias (fluxo interno de ar nos materiais).<br />
Termografia passiva e ativa:<br />
A termografia poderia ser descrita como uma técnica de inspeção não destrutiva e não<br />
intrusiva, onde a distribuição de temperaturas de uma dada superfície é apresentada sob a forma<br />
de uma imagem térmica, através de uma câmera capaz de detectar radiações eletromagnéticas na<br />
faixa do infra-vermelho. O ensaio termográfico, comumente, tem sido utilizado para observação<br />
remota do perfil de temperaturas das superfícies dos corpos sob exame, sem que haja inserção<br />
deliberada de calor nos mesmos, sendo o contraste visual da imagem gerado pelo gradiente<br />
térmico espontaneamente existente. Esta metodologia pode ser caracterizada como termografia<br />
passiva.<br />
Na termografia ativa, o objeto é exposto a uma excitação térmica transiente, através de<br />
um pulso de aquecimento sobre a superfície a ser inspecionada, seguido da aquisição de dados<br />
(imagens/termogramas) do estágio de aquecimento e/ou resfriamento (observação da<br />
distribuição de temperatura) ao longo do tempo. A baixa difusidade térmica dos compósitos de
matriz polimérica foi um dos motivos que permitiu o emprego de câmeras termográficas<br />
convencionais no trabalho com termografia ativa; para metais, seria necessário o emprego de<br />
equipamentos de alta freqüência de aquisição de imagens (>200Hz) para a maior parte das<br />
aplicações.<br />
Várias metodologias de estimulação térmica podem ser empregadas, cada qual com suas<br />
características e limitações próprias. Importante destacar que nem todos os defeitos detectáveis<br />
pela técnica ativa serão observados em tempo real, isto é, durante a aquisição dos termogramas.<br />
Há limites dimensionais de defeitos (tamanho e profundidade relativa) a partir dos quais tornase<br />
necessário o emprego de algoritmos de tratamento de imagens para que os defeitos sejam<br />
percebidos nos termogramas. Estes limites dependem do material e podem ser determinados<br />
analiticamente. Sabe-se que temperatura medida em cada ponto da imagem termográfica é uma<br />
função das propriedades térmicas do material e a sua variação no tempo. Este princípio tem sido<br />
utilizado para desenvolver os algoritmos capazes de avaliar a profundidade dos defeitos<br />
detectados, de modo que as diferenças existentes sejam apresentadas em termos de contraste na<br />
imagem.<br />
Radiações Ionizantes<br />
São ondas eletromagnéticas ou partículas que se propagam com alta velocidade e<br />
portando energia. As radiações eletromagnéticas mais conhecidas são: luz, microndas, ondas de<br />
rádio AM e FM, radar, laser, raios X e radiação gama. As radiações eletromagnéticas do tipo<br />
X e gama, são as mais penetrantes e, dependendo de sua energia, podem atravessar vários<br />
centímetros do tecido humano até metros de blindagem de concreto. Por isso são muito<br />
utilizadas para a obtenção de radiografias e para controlar níveis de material contidos em silos<br />
de paredes espessas.<br />
Os raios X utilizados nas aplicações técnicas são produzidos por dispositivos<br />
denominados de tubos de raios X, consistem basicamente de um filamento que produz elétrons<br />
por emissão termoiônica (catodo), que são acelerados fortemente por uma diferença de potencial<br />
elétrica (kilovoltagem) até um alvo metálico (anodo), onde colidem. A maioria dos elétrons<br />
acelerados são absorvidos ou espalhados, produzindo aquecimento no alvo. Cerca de 5% dos<br />
elétrons sofrem reduções bruscas de velocidade, e a energia dissipada se converte em ondas<br />
eletromagnéticas, denominadas de raios X.<br />
Radiação gama é emitida pelo núcleo atômico com excesso de energia (no estado<br />
excitado) após transição de próton ou nêutron para nível de energia com valor menor, gerando<br />
uma estrutura mais estável.<br />
Essas radiações possuem várias aplicações, entre elas a radioterapia, braquiterapia<br />
ambas na área da saúde, mas o nosso enfoque é na área da engenharia, com a radiografia<br />
industrial.<br />
A radiografia industrial é utilizada no controle de qualidade de textura e soldas de<br />
tubulações, chapas metálicas e peças fundidas é realizado com frequência com o uso de<br />
radiografia obtidas com raios X de alta energia ou radiação gama de média e alta energia.<br />
As radiografias obtidas com raios X são realizadas , em geral, em instalações fixas ou<br />
em locais de providos de rêde elétrica, uma vez que, mesmo os dispositivos móveis de raios X,<br />
são muito pesados e de difícil mobilidade. O grande fator no peso são os transformadores de alta<br />
tensão, os sistemas de refrigeração do tubo e os cabos de alimentação. Para a obtenção de<br />
radiografias em frentes móveis, como por exemplo, o controle das soldas de oleodutos,<br />
gasodutos, tubulações de grande extensão, que estão em implementação no campo, utilizam-se<br />
fontes de radiação gama, como o irídio-192, césio-137 e cobalto-60. Estas radiografias são<br />
denominadas de gamagrafias.<br />
De forma geral esses procedimentos são realizados da seguinte forma: coloca-se um<br />
material sensível à radiação utilizada, emite um feixe de radiação sobre a área desejada, de tal<br />
forma a atravessar essa área e atingir o material sensível a radiação. Dessa forma podemos<br />
perceber os locais por onde a radiação passou livremente ou não, e distinguir no material<br />
sensível uma falha, fratura, trincas e outros defeitos.
Partículas Magnéticas<br />
O ensaio por partículas magnéticas é usado para detectar descontinuidades superficiais e<br />
sub superficiais em materiais ferromagnéticos. São detectados defeitos tais como: trincas, junta<br />
fria, inclusões, gota fria, dupla laminação, falta de penetração, dobramentos, segregações.<br />
O método de ensaio está baseado na geração de um campo magnético que percorre toda<br />
a superfície do material ferromagnético. As linhas magnéticas do fluxo induzido no material<br />
desviam-se de sua trajetória ao encontrar uma descontinuidade superficial ou sub superficial,<br />
criando assim uma região com polaridade magnética, altamente atrativa à partículas magnéticas.<br />
No momento em que se provoca esta magnetização na peça, aplica-se as partículas magnéticas<br />
por sobre a peça que serão atraídas à localidade da superfície que conter uma descontinuidade<br />
formando assim uma clara indicação de defeito.<br />
Alguns exemplos típicos de aplicações são fundidos de aço ferrítico, forjados,<br />
laminados, extrudados, soldas, peças que sofreram usinagem ou tratamento térmico (porcas e<br />
parafusos ), trincas por retífica e muitas outras aplicações em materiais ferrosos.<br />
Para que as descontinuidades sejam detectadas é importante que elas estejam de tal<br />
forma que sejam "interceptadas" ou "cruzadas" pelas linhas do fluxo magnético induzido;<br />
conseqüentemente, a peça deverá ser magnetizada em pelo menos duas direções defasadas de<br />
90º. Para isto utilizamos os conhecidos yokes, máquinas portáteis com contatos manuais ou<br />
equipamentos de magnetização estacionários para ensaios seriados ou padronizados.<br />
O uso de leitores óticos representa um importante desenvolvimento na interpretação<br />
automática dos resultados.<br />
Conforme Almeida (2008) as técnicas específicas dependerão do tipo de equipamento,<br />
do seu impacto sobre a produção, do desempenho de outros parâmetros chaves da operação da<br />
planta industrial e dos objetivos que se deseja que o programa de manutenção preditiva atinja.<br />
Conclusão<br />
Para um melhor funcionamento da manutenção preditiva devemos detectar os<br />
equipamentos mais criticos e fundamentais assim como na manutenção preventiva.<br />
A manutenção preditiva, tem sido reconhecida como uma técnica eficaz de<br />
gerenciamento de manutenção. Com ela os funcionários da área passam a conviver<br />
rotineiramente com técnicas e ferramentas, que possibilitam detectar previamente problemas<br />
que sem a mesma não seriam detectados. MATUSHESKI (1997) destaca que com a aplicação<br />
de técnicas preditivas as plantas se tornam mais confiáveis, requerendo recursos menores de<br />
manutenção no longo prazo, acrescentamos que o ciclo de vida das máquinas e equipamentos<br />
tendem a aumentar além de possibilitarem uma operação com melhoria nos níveis de<br />
rendimento e produtividade.<br />
As tendências atuais indicam a adoção cada vez maior de técnicas preditivas e a prática<br />
da engenharia de manutenção. O quadro abaixo demonstra o porquê, relacionando os tipos de<br />
manutenção com os custos.<br />
Tipo de Manutenção<br />
Custo [US$/HP/ano]<br />
Corretiva não planejada 17 a 18<br />
Preventiva 11 a 13<br />
Preditiva/Corretiva Planejada 7 a 9<br />
fonte - NMW Chicago 1998<br />
O quadro, a seguir, mostra como está a utilização das práticas de manutenção no Brasil<br />
e nos países de primeiro mundo.
Tipo de Manutenção<br />
Corretiva não planejada<br />
Preditiva<br />
Preventiva<br />
Primeiro mundo em<br />
relação ao Brasil<br />
menor<br />
maior<br />
igual<br />
A manutenção é uma atividade de importância estratégica nas empresas, pois ela deve<br />
garantir a disponibilidade dos equipamentos e instalações com confiabilidade, segurança e<br />
custos adequados. Entender cada tipo de manutenção e aplicar o mais adequado, corretamente, é<br />
o fator de otimização da empresa e lucro ou sobrevivência dela.<br />
A seguir, são apresentados dados da pesquisa realizada pela "Plant Performance Group<br />
(uma divisão da Technology for Energy Corporation)", em 1988, onde foram pesquisadas 500<br />
empresas. A pesquisa considerou empresas do Canadá, Estados Unidos, Grã-Bretanha, França e<br />
Austrália nos ramos de energia elétrica, papel, celulose, processamento alimentício, têxteis,<br />
ferro e aço, e outras indústrias de manufatura ou de processo. Cada um dos participantes<br />
informou possuir programa de manutenção preditiva estabelecido com um mínimo de três anos<br />
de implementação.<br />
Atividade<br />
% Benefício<br />
Custos de manutenção Redução de 50 a 80 %<br />
Falhas nas máquinas Redução de 50 a 60 %<br />
Estoque reposição Redução de 20 a 30 %<br />
Horas extras manutenção Redução de 20 a 50 %<br />
Tempo paradas de máquinas Redução de 50 a 80 %<br />
Vida dos equipamentos Aumento de 20 a 30 %<br />
Lucratividade Aumento de 25 a 60 %<br />
Os dados dessa pesquisa, embora não recentes, são significantes e, nos dias atuais, com<br />
as técnicas preditivas ainda mais evoluídas, se confirmam, pois dentro da indústria de<br />
autopeças, por exemplo, tem-se as três modalidades exemplificadas com uso bastante extenso<br />
pelas empresas e os dados apurados são:<br />
Atividade<br />
% Benefício<br />
Custos de manutenção Redução de 90 a 80 %<br />
Falhas nas máquinas Redução de 70 a 80 %<br />
Estoque reposição Redução de 40 a 50 %<br />
Horas extras manutenção Redução de 20 a 30 %<br />
Tempo paradas de máquinas Redução de 80 a 90 %<br />
Vida dos equipamentos Aumento de 30 a 40 %<br />
Lucratividade Aumento de 20 a 30 %<br />
Vantagens Competitivas da Manutenção Preditiva<br />
A adoção da manutenção preditiva proporciona detalhamento de itens específicos, como<br />
o controle e manutenção da qualidade do produto final que é gerado naquele equipamento ou<br />
instalação, reduções significativas de insumos descartados no meio ambiente, por exemplo
quando se adota microfiltragem de óleo. Logo, a correta adoção e solidificação de modalidades<br />
de manutenção preditiva alinha-se com as estratégias anunciadas estudadas e implementadas em<br />
manutenção e manufatura, onde pode-se destacar o papel da manutenção preditiva como<br />
modalidade de manutenção fundamental como diferencial de produtividade, visto que a adoção<br />
dessa modalidade de manutenção acrescenta:<br />
- Aumento de confiabilidade;<br />
- Melhora da qualidade;<br />
- Redução dos custos de manutenção;<br />
- Aumento da vida útil de componentes, equipamentos e instalações;<br />
- Melhora na segurança de processos, equipamentos, instalações e pessoas.<br />
- Ganhos expressivos ao meio ambiente.<br />
Bibliografia<br />
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