A manutenção preditiva é o acompanhamento periódico de equipamentos ou máquinas, através de dados coletados por meio de monitoração ou inspeções.
As técnicas mais utilizadas para manutenção preditiva são:
TÉCNICA DA ANÁLISE DE VIBRAÇÃO
A análise de vibração é considerada uma das principais técnicas de manutenção preditiva devido à quantidade de informações que se podem detectar. É mesmo possível diagnosticar em equipamentos rotativos problemas como desalinhamento, desbalanceamento e empenamento do eixo, folgas, problemas em correias de transmissão, deficiente lubrificação, rolamentos danificados ou com montagem inadequada e problemas elétricos em motores.
TÉCNICA DA TERMOGRAFIA
A termografia utiliza, por seu lado, raios infravermelhos para medir ou observar padrões de distribuição de temperatura com a finalidade de adquirir informações sobre a condição operacional de componentes, equipamentos ou processos.
TÉCNICA DE AMOSTRA DE LUBRIFICANTE
Mas existem mais técnicas de manutenção preditiva como a monitorização do desgaste de máquinas por meio de amostras de lubrificante. Além de analisar as propriedades físico-químicas do fluido, as partículas de desgaste encontradas na amostra são analisadas e, em seguida, são identificados os tipos de problemas existentes e que providências devem ser tomadas.
TÉCNICA DO ULTRASSOM INDUSTRIAL
O ultrassom industrial é das técnicas de manutenção preditiva que converte sons de alta frequência em sons audíveis pelo ser humano, sendo que permite detectar problemas como vazamentos em linhas de ar comprimido e outros gases, deficiências de lubrificação, problemas elétricos em média e alta tensão, entre outros.
O alinhamento de eixos e polias a laser e o balanceamento em campo são técnicas de manutenção preditiva que permitem reduzir o tempo de paragem para corrigir o desbalanceamento e desalinhamento.
TÉCNICA DO LÍQUIDO PENETRANTE
A técnica do líquido penetrante é das mais frequentemente utilizada após a detecção de falhas por emissão acústica. É utilizado um líquido de baixa viscosidade na área que apresenta descontinuidade ao adicionar um pó revelador que mostrará as trincas pelo acumular de pó na área, sendo que é possível visualizar o tamanho da falha.
Das técnicas de manutenção preditiva é feito um ensaio por líquidos penetrantes que se propõe detectar descontinuidades essencialmente superficiais e que sejam abertas na superfície, tais como trincas, poros e dobras. Este ensaio é muito usado em materiais não magnéticos como o alumínio, magnésio, ligas de titânio ou zircónio, isto além dos materiais magnéticos. Pode, também, ser aplicado em cerâmica vitrificada, vidro e plásticos.
A manutenção preditiva vai se tornar uma espécie de braço direito da indústria 4.0. As pessoas passarão a ser elementos mais estratégicos e menos de execuções repetitivas e mecânicas. Por meio da manutenção preditiva alinhada à indústria 4.0.
Manutenção dentro da indústria não deve ser focada só na atividade em si, mas em treinamento, aplicação das normas técnicas e procedimentos de execução.
Gostaria primeiramente de agradecer aos vídeos e tutoriais recebidos no transcorrer do curso Técnicas Preditivas. Na minha opinião hoje em um mundo globalizado e onde há investimentos em vários setores da indústria ninguém quer ficar para tráz quando se fala em tecnologia. Escolhi este tema porque vejo que o brasil avançou muito no que se diz respeito produtividade e em consequencia disso a necessidade de uma boa manutenção.Já se fala muito na indústria 4.0, isto é ótimo, mas temos que evoluir muito para chegar a este conceito. A mão de obra qualificada sempre será a peça chave dentro da indústria, temos softwares inteligentíssimo, no entanto temos que ter também pessoas qualificadas para operá-los.
Manutenção dentro da indústria não deve ser focada só na atividade em si, mas em treinamento, aplicação das normas técnicas e procedimentos de execução.As informação nos dias de hoje estão acessíveis, mas o que não pode haver é a desqualificação dos nossos profissionais em motivo dessa fácil acessibilidade .
Manutenção de uma forma geral preditiva, preventiva e corretiva costuma ser um ponto importante para as indústrias. Se houverem investimentos em todos os sentidos, inclusive científicos para minimizar falhas, a indústria gerará bons resultados e consequentemente maiores lucros.
Termino este trabalho agradecendo a toda equipe Somática Educar e todos blogueiros que contribuem para a discussão desse assunto.
Podemos dizer que, a manutenção vive sua quarta geração, com mudanças perceptíveis e participação de forma estratégica, na organização ao longo do tempo.
Podemos dizer que, a manutenção
vive sua quarta geração, com mudanças perceptíveis e participação de forma
estratégica, na organização ao longo do tempo. Tal ação deixou de ser apenas “o
ato de consertar” para se transformar em uma atividade que tem um corpo de
Engenharia por trás, para garantir a disponibilidade dos ativos da organização.
Podemos definir as gerações da manutenção da seguinte maneira:
1ª Geração – Período pré-guerra
mundial:
A Manutenção atua após a falha
dos equipamentos, sendo responsável por restabelecer os processos. Eram
solicitadas habilidades voltadas ao reparo do equipamento. Os serviços eram
voltados a manutenção CORRETIVA;
2ª Geração – Período pós-guerra
mundial:
O aumento na mecanização do
processo produtivo elevou, assim, a complexidade das instalações industriais. O
custo de manutenção fora elevado, também, comparado aos custos operacionais,
isso devido ao aumento da busca de produtividade. Dessa forma, deu-se início ao
planejamento de manutenção e as atividades de manutenção PREVENTIVA;
3ª Geração – A partir da década
de 1970:
Devido à aceleração do processo produtivo, a sua parada aumenta e muito
os custos produtivos. O aumento da demanda de disponibilidade dos equipamentos
exigiu maior participação da Engenharia. São inclusas as primeiras ferramentas
para identificar falhas potenciais, identificação de 6 padrões de falha,
segundo Nowlan & Heap e Moubray. Devido aos elevados custos das paradas, é
dado o início as atividades de manutenção PREDITIVA.
4º Geração – Dias Atuais:
A preocupação com o gerenciamento
dos ativos da organização cresceu, a manutenção passou a ser centrada à
confiabilidade e houve o aumento na manutenção PREDITIVA. Ocorreu, também, a
introdução de projetos com a finalidade de melhorar a confiabilidade dos
equipamentos. Houve o aumento da participação ativa nos projetos da empresa,
desde concepção até a entrega. Faz parte da estratégia do negócio. Surge o conceito de manutenção PRESCRITIVA.
Bom, essas são as definições,
conforme a grande maioria das leituras sobre Engenharia de Manutenção. Alguns
separam a 4ª Geração entre as décadas de 1990 e 2000 e a 5ª Geração a partir do
ano de 2010. De qualquer maneira, atualmente, as organizações enxergam tal
departamento como estratégia do negócio. E, com o mercado cada vez mais
competitivo, onde todos buscam a excelência operacional.
Uma breve explicação sobre gestão
de manutenção
Manter as finanças e o fluxo de caixa em dia, elaborar a logística para uma entrega e o controle dos fornecedores exigem boa gestão. Assim também é para a manutenção. Afinal, a falta de equipamentos em boas condições compromete o desempenho de todas as demais áreas da companhia.
Cada vez mais os gestores de
empresas e indústrias têm adotado como prática a gestão da manutenção como
forma de economizar tempo e recursos, diminuindo as chances de problemas
relacionados a danos em equipamentos.
Isso faz com que a empresa seja
mais organizada e tenha controle sobre um processo indesejado.
Gestão da manutenção é, então, o
processo de supervisionar o funcionamento regular e permanente de recursos
técnicos, máquinas, equipamentos e ferramentas, evitando quebras e paradas na
produção, desperdício de dinheiro em procedimentos ineficientes e garantindo a
qualidade dos produtos.
Referência à norma técnica
Na norma técnica NBR5462 de 1994,
a manutenção pode ser definida como:
A combinação de todas as ações
técnicas e administrativas, incluindo as de supervisão, destinadas a “manter”
ou “recolocar” um item em um estado, no qual possa desempenhar uma função
requerida.
Tal norma trata a respeito dos
principais termos utilizados. Em resumo, podemos dizer que, a manutenção tem
como missão garantir o funcionamento dos equipamentos/instalações de uma
organização.
A manutenção preditiva, tem sido reconhecida como uma técnica eficaz de gerenciamento de manutenção. Com ela os funcionários da área passam a conviver rotineiramente com técnicas e ferramentas, que possibilitam detectar previamente problemas que sem a mesma não seriam detectados.
Muller (1991) destaca que até os anos 60 era prática comum continuar utilizando os equipamentos até os mesmos apresentarem sérios problemas de desempenho ou até mesmo quebrarem, destaca ainda que tal abordagem conduziu a muitas falhas catastróficas, o que na maioria das vezes foi substituída por manutenções nos equipamentos críticos em datas planejadas. Tal método de manutenção preventiva que muitas vezes é utilizado nos processos industriais, tem efetivamente minimizado falhas graves. Contudo sua maior limitação é que uma manutenção fixa programada pode às vezes resultar em custosas inspeções freqüentes.
Conforme TAVARES (1987) Manutenção
Preventiva é aquela que se conduz aos intervalos pré-determinados com o
objetivo de reduzir a possibilidade de o equipamento situar-se em uma condição
abaixo do nível requerido de aceitação. Esta manutenção pode tomar por base
intervalos de tempo pré-determinados e/ou condições preestabelecidas de
funcionamento, podendo ainda requerer que, para sua execução o equipamento seja
retirado de operação.
SOTHARD (1996) ressalta que a
manutenção preventiva envolve cuidados rotineiros sobre equipamentos e inclui
lubrificação das máquinas e reposição de peças de desgaste intensivo.
Complementa que isoladamente a manutenção preventiva não propicia condições de
previsão mais aprofundada sobre falhas dos componentes ou sobre como evitar
conseqüências na produção. Ainda complementa que a manutenção preditiva revisa
a performance do passado para prever quando um componente específico irá
falhar. Exemplifica que a manutenção pode optar pela troca de um componente a
cada 380 horas de uso, trocando a peça prematuramente de forma a evitar parada.
A manutenção preditiva é a manutenção preventiva efetuada no momento exato,
detectado através de análises estatísticas e análises de sintomas.
Muitos classificam a manutenção
preditiva como uma manutenção corretiva planejada. TAVARES define a manutenção
preditiva da seguinte forma: “entende-se por controle preditivo de
manutenção, a determinação do ponto ótimo para executar a manutenção preventiva
num equipamento, ou seja, o ponto a partir do qual a probabilidade do
equipamento falhar assume valores indesejáveis. A determinação desse ponto traz
como resultado índices ideais de prevenção de falhas, tanto sob o aspecto
técnico como pelo aspecto econômico, uma vez que a intervenção no equipamento
não é feita durante o período que ainda está em condições de prestar o serviço,
nem no período em que suas características operativas estão comprometidas” (TAVARES;
1996).
Objetivo
A manutenção preditiva tem como
objetivos: predizer a ocorrência de uma falha ou degradação, determinar,
antecipadamente, a necessidade de correção em uma peça específica, eliminar as
desmontagens desnecessárias para inspeção, aumentar o tempo de disponibilidade dos
equipamentos para operação, reduzir o trabalho de emergência e urgência não
planejada, impedir a ocorrência de falhas e o aumento dos danos, aproveitar a
vida útil total de cada componente e de um equipamento, aumentar o grau de
confiança no desempenho de um equipamento e de seus componentes, determinar
previamente as interrupções de fabricação para cuidar dos equipamentos, redução
de custos de manutenção, aumento da produtividade e conseqüentemente da
competitividade.
Tipos de Análises
As técnicas de monitoramento
preditiva, ou seja, baseadas em condições, incluem:
Termografia
Análise de vibrações
Análise de lubrificantes
Propriedades físico-químicas
Cromatografia gasosa
Espectrometria
Ferrografia
Radiografia
Energia acústica (ultra-som)
Energia eletromagnética (partículas magnéticas, correntes parasíticas)
A manutenção preditiva por
ultra-som é um método não destrutivo que detecta descontinuidades internas pelo
modo de propagação das ondas sonoras através de uma peça. É mais rápido e mais
fácil que os métodos convencionais, os quais utilizam pressão de ar ou água, e
que propicia completa precisão. Pode ser aplicado em uma infinidade de
elementos como containers, tubulações, trocadores de calor, gavetas, selos,
comportas, automóveis, aviões, etc. Este método é executado colocando-se um
gerador de som (Transmissor Ultra Sônico) patenteado no interior ou ao lado do
elemento a ser inspecionado.
Detecta descontinuidades internas em
materiais, baseando-se no fenômeno de reflexão de ondas acústicas quando
encontram obstáculos à sua propagação, dentro do material. Um pulso
ultra-sônico é gerado e transmitido através de um transdutor especial,
encostado ou acoplado ao material. Os pulsos ultra-sônicos refletidos por uma
descontinuidade, ou pela superfície oposta da peça, são captados pelo
transdutor, convertidos em sinais eletrônicos e mostrados na tela LCD ou em um
tubo de raios catódicos (TRC) do aparelho.
Os ultra-sons são ondas acústicas com
freqüências acima do limite audível. Normalmente, as freqüências ultra sônicas
situam-se na faixa de 0,5 a 25 Mhz.
Geralmente, as dimensões reais de
um defeito interno podem ser estimadas com uma razoável precisão, fornecendo
meios para que a peça ou componente em questão possa ser aceito, ou rejeitado,
baseando-se em critérios de aceitação da norma aplicável. Utiliza-se ultra-som
também para medir espessura e determinar corrosão com extrema facilidade e
precisão.
As aplicações deste ensaio são
inúmeras: soldas, laminados, forjados, fundidos, ferrosos e não ferrosos, ligas
metálicas, vidro, borracha, materiais compostos, tudo permite ser analisado por
ultra-som. Indústria de base (usinas siderúrgicas) e de transformação
(mecânicas pesadas), indústria automobilística, transporte marítimo,
ferroviário, rodoviário, aéreo e aeroespacial: todos utilizam ultra-som.
Modernamente o ultra-som é utilizado
na manutenção industrial, na detecção preventiva de vazamentos de líquidos ou
gases, falhas operacionais em sistemas elétricos (efeito corona), vibrações em
mancais e rolamentos.
O ensaio ultra sônico é, sem sombra
de dúvidas, o método não destrutivo mais utilizado e o que apresenta o maior
crescimento, para a detecção de descontinuidades internas nos materiais.
Líquido Penetrante
Técnica utilizada com freqüência após
a detecção de falhas por emissão acústica, pois através deste método torna-se
mais fácil de identificar as falhas existentes. Utiliiza-se um líquido de baixa
viscosidade na área onde apresenta descontinuidade, adicionando um pó revelador
que mostrará as trincas pelo acúmulo de pó na região, sendo possível visualizar
o tamanho da falha.
O ensaio por líquidos penetrantes
presta-se a detectar descontinuidades essencialmente superficiais e que sejam
abertas na superfície, tais como trincas, poros, dobras, etc..podendo ser
aplicado em todos os materiais sólidos e que não sejam porosos ou com
superfície muito grosseira.
É muito usado em materiais não
magnéticos como alumínio, magnésio, aços inoxidáveis austeníticos, ligas de
titânio, e zircônio, além dos materiais magnéticos. É também aplicado em
cerâmica vitrificada, vidro e plásticos.
Descontinuidades em materiais
fundidos tais como gota fria, trincas de tensão provocadas por processos de
têmpera ou revenimento, descontinuidades de fabricação tais como trincas,
costuras, dupla laminação, sobreposição de material ou ainda trincas provocadas
pela fadiga do material ou corrosão sob tensão, podem ser facilmente detectadas
pelo método de Líquido Penetrante.
Princípios básicos:
O método consiste em fazer penetrar
na abertura da descontinuidade um líquido. Após a remoção do excesso de líquido
da superfície, faz-se sair da descontinuidade o líquido retido através de um
revelador. A imagem da descontinuidade fica então desenhada sobre a superfície.
Podemos descrever o método em seis
etapas principais no ensaio , quais sejam:
a) Preparação da superfície – Limpeza
inicial
Antes de se iniciar o ensaio, a
superfície deve ser limpa e seca. Não devem existir água, óleo ou outro
contaminante. Contaminantes ou excesso de rugosidade, ferrugem, etc, tornam o
ensaio não confiável.
b) Aplicação do Penetrante
Consiste na aplicação de um líquido
chamado penetrante, geralmente de cor vermelha, de tal maneira que forme um
filme sobre a superfície e que, por ação do fenômeno chamado capilaridade,
penetre na descontinuidade. Deve ser respeitado um determinado tempo para que a
penetração se complete.
c) Remoção do excesso de penetrante.
Consiste na remoção do excesso do
penetrante da superfície, através de produtos adequados, condizentes com o tipo
de líquido penetrante aplicado, devendo a superfície ficar isenta de qualquer
resíduo na superfície.
d) Revelação
Consiste na aplicação de um filme
uniforme de revelador sobre a superfície. O revelador é usualmente um pó fino
(talco) branco. Pode ser aplicado seco ou em suspensão, em algum líquido. O
revelador age absorvendo o penetrante das descontinuidades e revelando-as. Deve
ser previsto um tempo determinado de revelação para sucesso do ensaio.
e) Avaliação e Inspeção
Após a aplicação do revelador, as
indicações começam a serem observadas, através da mancha causada pela absorção
do penetrante contido nas aberturas, e que serão objetos de avaliação.
A inspeção deve ser feita sob boas
condições de luminosidade, se o penetrante é do tipo visível (cor contrastante
com o revelador) ou sob luz negra, em área escurecida, caso o penetrante seja
fluorescente.
Nesta etapa deve ser preparado um
relatório escrito que mostre as condições do ensaio, tipo e identificação da
peça ensaiada, resultado da inspeção e condição de aprovação ou rejeição da
peça.
f) Limpeza pós ensaio
A última etapa, geralmente
obrigatória, é a limpeza de todos os resíduos de produtos, que podem prejudicar
uma etapa posterior de trabalho da peça (usinagem, soldagem dentre outras).
Vantagens e
limitações:
Vantagens:
Pode-se dizer que a principal
vantagem do método é a sua simplicidade. A interpretação dos resultados se dá
facilmente. O aprendizado é simples e requer pouco tempo de treinamento do
inspetor.
Como a indicação assemelha-se
a uma fotografia do defeito, é muito fácil de avaliar os resultados. Em
contrapartida o inspetor deve estar ciente dos cuidados básicos a serem tomados
(limpeza, tempo de penetração, etc), para que a avaliação seja correta.
Não há limitação para o tamanho e
forma das peças a ensaiar, nem tipo de material; por outro lado, as peças devem
ser susceptíveis à limpeza e sua superfície não pode ser muito rugosa e nem
porosa. Além disso, o método pode revelar descontinuidades (trincas)
extremamente finas (da ordem de 0,001 mm de abertura ).
Limitações:
Somente descontinuidades abertas para
a superfície são detectadas, já que o penetrante tem que entrar na
descontinuidade para ser posteriormente revelado. Por esta razão, a
descontinuidade não deve estar preenchida com material estranho.
A superfície do material não pode ser
porosa ou absorvente já que não haveria possibilidades de remover totalmente o
excesso de penetrante, causando mascaramento de resultados.
A aplicação do penetrante deve ser
feita numa determinada faixa de temperatura permitida ou recomendada pelo
fabricante dos produtos. Superfícies muito frias (abaixo de 5°C) ou muito
quentes (acima de 52 °C) não são recomendáveis ao ensaio.
Vibração
O acompanhamento e a análise de
vibração tornaram-se um dos mais antigos métodos de predição na indústria,
tendo a sua maior aplicação em equipamentos rotativos (bombas, turbinas,
redutores, ventiladores, compressores); já que estes apresentam ciclos mais bem
definidos e defeitos como desalinhamento e batimento, que são facilmente
detectados por este método. O estágio atual de desenvolvimento dos
instrumentos, sistemas de monitoração e programas especializados é permite que
sejam detectados diversos tipos de falhas: desbalanceamento, desalinhamento,
empenamento de eixos, excentricidade, desgaste em engrenagens e mancais, má
fixação da máquina ou de componentes internos, roçamentos, erosão, abrasão,
ressonância, folgas, desgastes em rolamentos e outros componentes rotativos,
fenômenos aerodinâmicos e/ ou hidráulicos e problemas elétricos (quebra de
barras de rotores, má fixação de bobinas, núcleos ou peças polares em motores,
geradores e transformadores). O método tem se provado útil na monitoração da
operação de máquinas rotativas (ventiladores, compressores, bombas e turbinas);
na detecção e reconhecimento da deterioração de rolamentos; no estudo de mal
funcionamentos típicos em maquinaria com regime cíclico de trabalho,
laminadores, prensas; e na análise de vibrações proveniente dos processos de
trinca, notadamente em turbinas e outras máquinas rotativas.
As técnicas de análise de vibrações
estão bem desenvolvidas e vão dos métodos mais simples (medição dos valores
médios das amplitudes de vibração) até os mais complexos (correlações e
espectros de correlações).
Exemplificando, na verificação do
grau de desbalanceamento de um eixo, geralmente é suficiente a medição da
amplitude e da fase de vibração na freqüência de rotação, verificados através
de um acelerômetro conectado radialmente em um dos mancais do eixo.
Em outros casos, quando se está
procurando anomalias localizadas tais como áreas com erosão ou trincas nas
pistas dos mancais, são necessárias técnicas especiais que isolam os sinais
provenientes das anomalias, do ruído de fundo.
O espectro de vibrações a ser
observado no ensaio dos componentes pode ser obtido com o auxílio de sensores
(acelerômetro, transdutores eletromagnéticos, etc.) e convertidos em sinais
elétricos, os quais são enviados para um osciloscópio, digitalizados ou
registrados na forma de gráfico.
Para alguns equipamentos de alta
responsabilidade são usados instrumentos mais sofisticados que chegam a
arquivar as especificações da máquina, os dados de referência com os resultados
do ensaio inicial e os pontos de medição, a freqüência, a amplitude e as
características de fase dos sinais de vibração registrados. Muitos equipamentos
acompanham cartas que mostram seu espectro de vibração, indicando o
posicionamento dos sensores em eventuais análises. Assim, é possível comparar o
estado atual da máquina com o desejado.
As operações de manutenção podem ser
estabelecidas compilando-se um “diário” para a máquina em questão e
comparando-o com o “gráfico de dinamismo”, acompanhando deste modo o
comportamento do sistema ao longo do tempo.
Mesmo as mais complexas técnicas de
medição localizada são afetadas por distúrbios causados por outras fontes de vibração
da máquina investigada; o que dificulta a interpretação dos sinais registrados.
O aumento na sensibilidade do ensaio pode resultar no aumento de alarmes
falsos, quando os sinais captados não correspondem a reais anomalias. Montagem
e desenvolvimento de complexos sistemas de diagnósticos tem custo elevados.
O progresso no campo dos microprocessadores tornou possível a digitalização de sinais, o que antes era processado de forma analógica. Os avanços da inteligência artificial, utilizando redes neurais, lógica fuzzy, e algoritmos genéticos, encontram aplicações na forma integrada e simultânea do uso de informações provenientes de diferentes sensores (vibrações, temperatura, pressão, carga); técnica conhecida por multi-sensoriamento. Desta forma a operação de uma máquina pode ser continuamente monitorada, corrigindo-a ou paralisando-a imediatamente, no caso de uma anomalia séria, antes de seu colapso.
Emissão acústica é um fenômeno que
ocorre quando uma descontinuidade é submetida a solicitação térmica ou
mecânica. Uma área portadora de defeitos é uma área de concentração de tensões
que, uma vez estimulada, origina uma redistribuição de tensões localizadas.
Este mecanismo ocorre com a liberação de ondas de tensões na forma de ondas
mecânicas transientes. A técnica consiste em captar esta perturbação no meio,
através de transdutores piezoelétricos instalados de forma estacionária sobre a
estrutura.
O método de captação e análise dos
sinais de emissão acústica é semelhante ao utilizado na vibração.
O objetivo é avaliar a condição de
integridade, localizando e classificando as áreas ativas quanto ao grau de
comprometimento que eventuais descontinuidades impõem à integridade estrutural.
Áreas ativas classificadas como severas deverão ser examinadas localmente por
técnicas de ensaios não destrutivos, como o ultra-som e partículas magnéticas,
para caracterização da morfologia e dimensionamento dos defeitos presentes. A maior contribuição da técnica é a de
analisar o comportamento dinâmico das descontinuidades, recurso este único
dentro do elenco dos ensaios não destrutivos. O método tem várias aplicações,
por exemplo:
Monitoramento do teste hidrostático inicial em
vasos de pressão;
Monitoramento contínuo para equipamentos,
componente ou maquinas em operação, fadiga em serviço ou em protótipos e vasos
de pressão;
Monitoramento do desgaste de ferramentas e
controle do processo de soldagem;
Caracterização de materiais compostos (fibras de
vidro, fibra de carbono, concreto, etc).
O ensaio por emissão acústica permite
a detecção, localização e a classificação da fonte ativa. A localização da
fonte é atingida medindo-se a diferença dos tempos de chegada das ondas
elásticas geradas pela fonte emissora, quando elas atingirem os vários sensores
instalados na estrutura. A posição da fonte emissora é geralmente estabelecida
pelo método da triangulação utilizando-se três ou mais sensores. A quantidade
de sensores requerida para a verificação de toda a estrutura é dependente da
espessura e geometria do componente ensaiado. A possibilidade de localização
das descontinuidades sem a necessidade de movimentação dos sensores permite o
ensaio global de estruturas mesmo em áreas de difícil acesso.
O ensaio não detecta descontinuidades
estáveis que não comprometem a integridade estrutural, assim como não
dimensiona o defeito e tão pouco indica sua morfologia. Daí a necessidade de
ensaios complementares de ultra-som e partículas magnéticas. A combinação do
ensaio global de emissão acústica e métodos complementares é a melhor
alternativa para avaliação de integridade
A utilização de uma técnica de
avaliação global como a Emissão Acústica, produz os seguintes benefícios
diretos:
Redução das áreas a inspecionar, com a
conseqüente redução do tempo de indisponibilidade do equipamento;
Detecção e localização de descontinuidades com
significância estrutural para as condições de carregamento durante o ensaio;
Ferramenta que permite uma avaliação de locais
com geometrias complexas, com dificuldades de utilização de END´s
convencionais;
Permite a realização dos ensaios em operação ou
durante resfriamento da unidade, anterior à parada.
Resultando na caracterização global
da estrutura, que permite ao responsável pela avaliação da integridade, uma
visão sobre o comportamento mecânico e a resposta do equipamento ao
carregamento imposto.
A integração de uma técnica global de
inspeção em serviço (emissão acústica), técnicas localizadas de dimensionamento
e caracterização (ultra-som e partículas magnéticas), e a análise da influência
da presença de descontinuidades na estrutura (mecânica da fratura) é a resposta
para os usuários e executantes dos ensaios não destrutivos envolvidos com a
avaliação de integridade estrutural em serviço, situação esta na qual o ensaio
de emissão acústica tem relevante contribuição.
Ferrografia
A ferrografia determina o grau de
severidade, modos e tipos de desgastes em equipamentos por meio de
identificação do acabamento superficial, coloração, natureza, e tamanho das
partículas em uma amostra de óleo ou graxas lubrificantes.
A ferrografia foi descoberta em 1971
por Vernon C. Westcott, um tribologista de Massachusetts, Estados Unidos, e
desenvolvida durante os anos subseqüentes com a colaboração do Roderic Bowen e
patrocínio do Centro de Engenharia Aeronaval Americano e outras entidades. Em
1982 a ferrografia foi liberada para uso civil e trazida para o Brasil em
1988,(Baroni T. D’A. & Gomes G. F.).
A ferrografia é uma técnica de
monitoramento e diagnose de condições de máquinas. A partir da quantificação e
análise da morfologia das partículas de desgaste (limalhas), encontradas em
amostras de lubrificantes, determinam-se: tipos de desgaste, severidade,
contaminantes, desempenho do lubrificante etc. Com estes dados torna-se
possível à tomada de decisão quanto ao tipo e urgência de intervenção de
manutenção necessária. A ferrografia é classificada como uma técnica de
manutenção preditiva, embora possua inúmeras outras aplicações, tais como
desenvolvimento de materiais e lubrificantes, (Baroni T. D’A. & Gomes G.
F.).
Há dois níveis de análise
ferrográfica. Uma quantitativa que consiste numa técnica de 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
observação das partículas em suspensão no lubrificante.
Ferrografia
Quantitativa:
A ferrografia quantitativa consiste
na quantificação do tamanho e numero de partículas em suspensão no óleo
lubrificante. Através desta técnica pode-se obter informações sobre o grau de
severidade do desgaste presente na máquina em análise. A quantificação é feita
utilizando-se o contador de partículas, que permite quantificar as partículas
grandes e pequenas de modo rápido e objetivo.
Essa técnica, inicialmente usada no
controle de fluidos em satélites e naves espaciais, foi gradativamente estendida
a sistemas hipercríticos, hidrostáticos, hidráulicos, e outros. O controle é,
hoje, recurso indispensável ao departamento de manutenção para que se obtenha
melhor desempenho e maior vida útil dos componentes do sistema.
O acompanhamento da máquina, por meio
da ferrografia quantitativa, possibilita a construção de gráficos, e as
condições de maior severidade são definidas depois de efetuadas algumas
medições.
Ferrografia
Analítica:
A ferrografia analítica é feita por
meio do exame visual da morfologia, cor das partículas, verificação de
tamanhos, distribuição e concentração no ferrograma. Esta técnica é importante
na obtenção das causas do desgaste, ou seja, os mecanismos geradores de
desgaste. Cada tipo de desgaste pode ser identificado pelas diferentes formas
que as partículas adquirem ao serem geradas.
O desgaste mais comum é a
esfoliação.São particulas geralmente de 5 m, podendo atingir 15 m.Sua forma lembra flocos de aveia.A
esfoliação é gerada sem a necessidade de contato metálico, mas apenas pela
transmissão de força tangencial entre uma peça e outra por meio do filme
lubrificante. A quantidade e o tamanho destas partículas aumentará caso a
espessura do filme seja reduzida devido à sobrecarga, diminuição da viscosidade
do óleo, diminuição da velocidade da máquina (Baroni T. D’A. & Gomes G.
F.).
Outro desgaste bastante comum é a
abrasão. Gera partículas assemelhadas a cavacos de torno com dimensões de 2 a
centenas de microns. A principal causa para este tipo de desgaste é a
contaminação por areia. Os pequenos grãos de areia ingeridos pela máquina se
incrustam, por exemplo, num mancal de metal patente (liga de Estanho, Chumbo e
Antimônio) e o canto vivo exposto “usina” o eixo que está girando, tal qual um
torno mecânico, (Baroni T. D’A. & Gomes G. F.).
Termografia
A Termografia é uma das técnicas
preditivas que mais tem se desenvolvido nos últimos 30 anos. Permite o
acompanhamento de temperatura e a formação de imagens térmicas, é considerada
uma técnica de inspeção não destrutiva na qual é utilizada no diagnóstico
precoce de falhas e outros problemas em componentes elétricos, mecânicos e em
processos produtivos.
O monitoramento por temperatura é um
dos métodos de mais fácil compreensão já que com o acompanhamento de variações,
pode-se perceber uma possível falha do componente. São utilizadas em mancais,
barramentos, unidades hidráulicas.
Termografia é definida como a técnica
de sensoriamento remoto que possibilita a medição de temperaturas e a formação
de imagens térmicas (termogramas) de um componente, equipamento ou processo, a
partir da radiação infravermelha naturalmente emitida pelos corpos.
Inspeção Termográfica é a técnica de
inspeção não destrutiva realizada com a utilização de sistemas infravermelhos,
para a medição de temperaturas ou observação de padrões diferenciais de
distribuição de calor, com o objetivo de proporcionar informações relativas à
condição operacional de um componente, equipamento ou processo.
É importante ressaltar que a
termografia é realizada com os equipamentos e sistemas em pleno funcionamento,
de preferência nos períodos de maior demanda, quando os pontos deficientes
tornam-se mais evidentes, possibilitando a formação do perfil térmico dos
equipamentos e componentes nas condições normais de funcionamento no momento da
inspeção.
A Termografia é uma das técnicas de
inspeção chamada de: Técnicas de Manutenção Preditiva definida por alguns como
uma atividade de monitoramento capaz de fornecer dados suficientes para uma
análise de tendências. As técnicas termográficas geralmente consistem na
aplicação de tensões térmicas no objeto, medição da distribuição da temperatura
da superfície e apresentação da mesma, de tal forma que as anomalias que
representam as descontinuidades possam ser reconhecidas.
Duas situações distintas podem ser
definidas:
Tensões térmicas causadas diretamente
pelo próprio objeto durante a sua operação: equipamento elétrico, instalações
com fluído quente ou frio, isolamento entre zonas de diferentes temperaturas,
efeito termoelástico, etc.
Tensões térmicas aplicadas durante o
ensaio através de técnicas especiais (geralmente aquecimento por radiação ou
condução) e certas metodologias a serem estabelecidas caso a caso, para que se
possa obter boa detecção das descontinuidades.
Em ambas situações é necessário haver
um conhecimento prévio da distribuição da temperatura superficial (ou pelo
menos que possa ser assumida com uma certa segurança), como um referencial
comparativo com a distribuição real obtida durante o ensaio. O caso mais
simples ocorrerá quando a distribuição da temperatura for uniforme e as
descontinuidades se manifestarem como áreas quentes (por exemplo: componentes
com maior resistência elétrica em uma instalação), ou áreas frias (fluxo
interno de ar nos materiais).
Termografia passiva
e ativa:
A termografia poderia ser descrita
como uma técnica de inspeção não destrutiva e não intrusiva, onde a
distribuição de temperaturas de uma dada superfície é apresentada sob a forma
de uma imagem térmica, através de uma câmera capaz de detectar radiações eletromagnéticas
na faixa do infra-vermelho. O ensaio termográfico, comumente, tem sido
utilizado para observação remota do perfil de temperaturas das superfícies dos
corpos sob exame, sem que haja inserção deliberada de calor nos mesmos, sendo o
contraste visual da imagem gerado pelo gradiente térmico espontaneamente
existente. Esta metodologia pode ser caracterizada como termografia passiva.
Na termografia ativa, o objeto é
exposto a uma excitação térmica transiente, através de um pulso de aquecimento
sobre a superfície a ser inspecionada, seguido da aquisição de dados
(imagens/termogramas) do estágio de aquecimento e/ou resfriamento (observação
da 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 convencionais no trabalho com termografia ativa; para
metais, seria necessário o emprego de equipamentos de alta freqüência de
aquisição de imagens (>200Hz) para a maior parte das aplicações.
Várias metodologias de estimulação
térmica podem ser empregadas, cada qual com suas características e limitações
próprias. Importante destacar que nem todos os defeitos detectáveis pela
técnica ativa serão observados em tempo real, isto é, durante a aquisição dos
termogramas. Há limites dimensionais de defeitos (tamanho e profundidade
relativa) a partir dos quais torna-se necessário o emprego de algoritmos de
tratamento de imagens para que os defeitos sejam percebidos nos termogramas.
Estes limites dependem do material e podem ser determinados analiticamente.
Sabe-se que temperatura medida em cada ponto da imagem termográfica é uma
função das propriedades térmicas do material e a sua variação no tempo. Este
princípio tem sido utilizado para desenvolver os algoritmos capazes de avaliar
a profundidade dos defeitos detectados, de modo que as diferenças existentes
sejam apresentadas em termos de contraste na imagem.
Radiações Ionizantes
São ondas eletromagnéticas ou
partículas que se propagam com alta velocidade e portando energia. As radiações
eletromagnéticas mais conhecidas são: luz, microndas, ondas de rádio AM e FM,
radar, laser, raios X e radiação gama. As radiações eletromagnéticas do tipo X
e gama, são as mais penetrantes e, dependendo de sua energia, podem atravessar
vários centímetros do tecido humano até metros de blindagem de concreto. Por
isso são muito utilizadas para a obtenção de radiografias e para controlar
níveis de material contidos em silos de paredes espessas.
Os raios X utilizados nas aplicações
técnicas são produzidos por dispositivos denominados de tubos de raios X,
consistem basicamente de um filamento que produz elétrons por emissão
termoiônica (catodo), que são acelerados fortemente por uma diferença de
potencial elétrica (kilovoltagem) até um alvo metálico (anodo), onde colidem. A
maioria dos elétrons acelerados são absorvidos ou espalhados, produzindo
aquecimento no alvo. Cerca de 5% dos elétrons sofrem reduções bruscas de
velocidade, e a energia dissipada se converte em ondas eletromagnéticas,
denominadas de raios X.
Radiação gama é emitida pelo núcleo
atômico com excesso de energia (no estado excitado) após transição de próton ou
nêutron para nível de energia com valor menor, gerando uma estrutura mais
estável.
Essas radiações possuem várias
aplicações, entre elas a radioterapia, braquiterapia ambas na área da saúde,
mas o nosso enfoque é na área da engenharia, com a radiografia industrial.
A radiografia industrial é utilizada
no controle de qualidade de textura e soldas de tubulações, chapas metálicas e
peças fundidas é realizado com frequência com o uso de radiografia obtidas com
raios X de alta energia ou radiação gama de média e alta energia.
As radiografias obtidas com raios X
são realizadas , em geral, em instalações fixas ou em locais de providos de
rêde elétrica, uma vez que, mesmo os dispositivos móveis de raios X, são muito
pesados e de difícil mobilidade. O grande fator no peso são os transformadores
de alta tensão, os sistemas de refrigeração do tubo e os cabos de alimentação.
Para a obtenção de radiografias em frentes móveis, como por exemplo, o controle
das soldas de oleodutos, gasodutos, tubulações de grande extensão, que estão em
implementação no campo, utilizam-se fontes de radiação gama, como o irídio-192,
césio-137 e cobalto-60. Estas radiografias são denominadas de gamagrafias.
De forma geral esses procedimentos
são realizados da seguinte forma: coloca-se um material sensível à radiação
utilizada, emite um feixe de radiação sobre a área desejada, de tal forma a
atravessar essa área e atingir o material sensível a radiação. Dessa forma
podemos perceber os locais por onde a radiação passou livremente ou não, e
distinguir no material sensível uma falha, fratura, trincas e outros defeitos.
Partículas
Magnéticas
O ensaio por partículas magnéticas é
usado para detectar descontinuidades superficiais e sub superficiais em
materiais ferromagnéticos. São detectados defeitos tais como: trincas, junta
fria, inclusões, gota fria, dupla laminação, falta de penetração, dobramentos,
segregações.
O método de ensaio está baseado na
geração de um campo magnético que percorre toda a superfície do material
ferromagnético. As linhas magnéticas do fluxo induzido no material desviam-se
de sua trajetória ao encontrar uma descontinuidade superficial ou sub
superficial, criando assim uma região com polaridade magnética, altamente
atrativa à partículas magnéticas. No momento em que se provoca esta
magnetização na peça, aplica-se as partículas magnéticas por sobre a peça que serão
atraídas à localidade da superfície que conter uma descontinuidade formando
assim uma clara indicação de defeito.
Alguns exemplos típicos de aplicações
são fundidos de aço ferrítico, forjados, laminados, extrudados, soldas, peças
que sofreram usinagem ou tratamento térmico (porcas e parafusos ), trincas por
retífica e muitas outras aplicações em materiais ferrosos.
Para que as descontinuidades sejam
detectadas é importante que elas estejam de tal forma que sejam
“interceptadas” ou “cruzadas” pelas linhas do fluxo
magnético induzido; conseqüentemente, a peça deverá ser magnetizada em pelo
menos duas direções defasadas de 90º. Para isto utilizamos os conhecidos yokes,
máquinas portáteis com contatos manuais ou equipamentos de magnetização
estacionários para ensaios seriados ou padronizados.
O uso de leitores óticos representa
um importante desenvolvimento na interpretação automática dos resultados.
Conforme Almeida (2008) as técnicas
específicas dependerão do tipo de equipamento, do seu impacto sobre a produção,
do desempenho de outros parâmetros chaves da operação da planta industrial e
dos objetivos que se deseja que o programa de manutenção preditiva atinja.
Conclusão
Para um melhor funcionamento da
manutenção preditiva devemos detectar os equipamentos mais criticos e
fundamentais assim como na manutenção preventiva.
A manutenção preditiva, tem sido reconhecida como uma técnica eficaz de gerenciamento de manutenção. Com ela os funcionários da área passam a conviver rotineiramente com técnicas e ferramentas, que possibilitam detectar previamente problemas que sem a mesma não seriam detectados. MATUSHESKI (1997) destaca que com a aplicação de técnicas preditivas as plantas se tornam mais confiáveis, requerendo recursos menores de manutenção no longo prazo, acrescentamos que o ciclo de vida das máquinas e equipamentos tendem a aumentar além de possibilitarem uma operação com melhoria nos níveis de rendimento e produtividade.
Vantagens Competitivas da Manutenção Preditiva
A adoção da manutenção preditiva
proporciona detalhamento de itens específicos, como o controle e manutenção da
qualidade do produto final que é gerado naquele equipamento ou 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 de manutenção preditiva alinha-se com as estratégias anunciadas
estudadas e implementadas em manutenção e manufatura, onde pode-se destacar o
papel da manutenção preditiva como modalidade de manutenção fundamental como
diferencial de produtividade, visto que a adoção dessa modalidade de manutenção
acrescenta:
–
Aumento de confiabilidade;
–
Melhora da qualidade;
–
Redução dos custos de manutenção;
–
Aumento da vida útil de componentes, equipamentos e instalações;
–
Melhora na segurança de processos, equipamentos, instalações e pessoas.
Nair,A. – “Acoustic emission monitoring of bridges: Review and case studies”, Engineering Structures 32 (2010) 17041714;
Velarde-Suarez , S. – “A predictive maintenance procedure using pressure and acceleration signals from a centrifugal fan”, Applied Acoustics 67 (2006) 49–61
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