Alinhamento à laser: PEQUENAS ALTERAÇÕES, GRANDES CONSEQUÊNCIAS.
Eixos mal alinhados são os responsáveis de muitos problemas nas máquinas: Os testes mostram que um alinhamento incorreto é a causa de cerca de 50% de avarias nas máquinas. Alinhamento pobre ou desalinhamento é a designação utilizada para definir que dois eixos não rodam colinearmente, ou seja, o eixo de rotação não é o mesmo.
Alinhamento Pobre Significa
Aumento de Vibrações na Máquina
Maior Desgaste dos Rolamentos
Desgaste dos Elementos Selantes
Desgaste excessivo dos Acoplamentos
Maior Consumo de Energia
As vantagens do raio laser frente aos sistemas tradicionais de alinhamento são basicamente a rapidez de operação e a confiabilidade:
O Alinhamento á Laser tem precisão de leitura até 1 micra, eliminando erros sistemáticos e rejeitando leituras inconsistentes. A precisão do raio laser chega a ser dez vezes maior do que a dos relógios.
Simplicidade de procedimento. As medidas são tomadas clicando um botão, sem ler, anotar, e introduzir manualmente na máquina de calcular, evitando erros sistemáticos de cálculo ou interpretação.
Facilidade de montagem, sobre tudo em eixos largos, sem que existam deflexões nos suportes mecânicos.
As vantagens derivadas de um programa de manutenção proativa de alinhamento de precisão de eixos são:
Redução das operações os custos de manutenção.
Maior duração de rolamentos, peças de ajuste e acoplamentos.
Redução do nível de vibração e da fadiga mecânica dos elementos.
Menor consumo de energia, com economia de até 5%.
Maior confiabilidade do maquinário ao diminuir o risco de paradas por avaria.
Alinhamento à laser: PEQUENAS ALTERAÇÕES, GRANDES CONSEQUÊNCIAS.
Frequência de engrenamento: Segundo HOUSER (1991), nos sistemas de transmissão de potência por engrenagens o nível de ruído tem sido uma preocupação constante porque o ruído característico de engrenagens e muito próximo do tom puro e possui um alto nível de pressão sonora onde as frequências predominantes são próximas da região sensitiva do ouvido humano. Isto se justifica pelo fato da engrenagem ser um elemento rotativo onde cada par de dentes engrenado executa um movimento periódico numa dada frequência de engrenamento, a qual e definida pela a equação:
Na maioria dos casos a excitação e gerada por imperfeições no contato entre os dentes do par engrenado. Estas imperfeições no contato das engrenagens resultam em forças dinâmicas nos dentes, as quais excitam vibrações nos corpos das engrenagens e nos eixos as quais engrenagens estão apoiadas.
A manutenção preditiva tem a vantagem de poder identificar várias falhas nos equipamentos e uma delas é a falha de engrenamento. Existe 5 tipos de falhas de engrenamento veja os exemplos a seguir.
DESGASTE NOS DENTES
A indicação chave de desgaste nos dentes é a excitação da freqüência natural da engrenagem juntamente com bandas laterais espaçadas com a freqüência de rotação da engrenagem danificada.
SOBRECARGA NOS DENTES
A GMF é freqüentemente muito sensível a carga. Altas amplitudes de GMF não indicam necessariamente problemas, particularmente se as freqüências das bandas laterais ficarem em níveis baixos e não excitarem as freqüências naturais das engrenagens. Cada análise deve ser executada com o sistema operando em sua máxima carga de trabalho.
EXCENTRICIDADE DA ENGRENAGEM E FOLGA
Altas amplitudes de bandas laterais ao redor da GMF freqüentemente sugerem excentricidade, folgas ou eixos não paralelos que admitem a rotação de uma engrenagem modular na frequência de rotação da outra. A engrenagem com problemas é indicada por espaçamento das frequências de bandas laterais.
DESALINHAMENTO DAS ENGRENAGENS
O desalinhamento das engrenagens quase sempre excita a segunda ordem ou altos harmônicos da GMF com bandas laterais da freqüência de rotação. Freqüentemente apresentará somente amplitude 1 x GMF, mas altos níveis a 2x ou 3x GMF. É importante determinar a Fmax para registrar pelo menos o segundo harmônico da GMF se o transdutor e o sistema tiverem capacidade.
TRINCA OU QUEBRA DO DENTE
Uma trinca ou quebra do dente irá gerar uma amplitude a 1Xrpm da engrenagem além de excitar a frequência natural da engrenagem com bandas laterais na frequência de rotação. Isto é melhor detectado na forma de onda que irá apresentar um pronunciado pico toda vez que o dente quebrado tenta engrenar. O tempo entre impactos “D” corresponderá a 1/rpm da engrenagem com problema.
A Lubrificação pode ser considerada como um princípio básico para o funcionamento da maioria dos equipamentos. Porém, a lubrificação é uma das causas de falha mais comuns nos equipamentos industriais, podendo causar sérios prejuízos operacionais e danos nos equipamentos. As funções básicas do lubrificante são: reduzir o atrito e desgaste; retirar o calor gerado pelo atrito ou pelo funcionamento da máquina; formar o filme de lubrificante; evitar a corrosão e contaminação.
Fundamentos da Análise do Óleo Lubrificante:
A análise do óleo lubrificante é utilizada com dois objetivos principais: identificar as condições do óleo e identificar possíveis falhas do equipamento.
Condições do Óleo Lubrificante:
O lubrificante pode apresentar dois processos básicos de falha. O primeiro ocorre devido à contaminação por partículas de desgaste do equipamento ou por agentes externos, sendo a água um dos contaminantes mais comuns nas instalações industriais. O segundo processo de falha está relacionado com a degradação das propriedades, devido às alterações das características do lubrificante, prejudicando o desempenho de suas funções.
Os objetivos da análise do lubrificante são: escolher o lubrificante correto; manter o lubrificante limpo (filtragem); manter a temperatura correta; manter o lubrificante seco; garantir o bom desempenho da lubrificação.
Os benefícios da análise de óleo
Os benefícios da análise do lubrificante são: reduz ou elimina falhas por deficiências na lubrificação; protege o equipamento do desgaste excessivo ou prematuro; reduz os custos de manutenção; aumenta a disponibilidade do equipamento; reduz os gastos com o lubrificante.
É o nome que se da ao fenômeno de vaporização de um líquido pela redução da pressão, durante seu movimento a uma temperatura constante. Para todo fluído no estado líquido pode se estabelecer uma curva que relaciona a pressão à temperatura em que ocorre a vaporização. Por exemplo: na pressão atmosférica a temperatura de vaporização da água é de cerca de 100 °C, ao nível do mar. Contudo a uma pressão menor, a temperatura de vaporização também se reduz.
Fotos 1, 2 e 3 – Rotor danificado pela cavitação na bomba.
É fato sabido e previsível – com a ajuda do teorema de Bernoulli, que um fluído escoando, ao ser acelerado, tem uma redução da pressão, para que a sua energia mecânica se mantenha constante. Considere-se um fluído no estado líquido escoando com uma temperatura T0 e a uma pressão P0. Em certos pontos devido à aceleração do fluído, como em um bocal, sucção de uma bomba centrífuga ou em uma válvula, a pressão pode cair a um valor menor que a pressão mínima em que ocorre a vaporização do fluído (PV) na temperatura T0.
Então ocorrerá uma vaporização local do fluído, formando bolhas de vapor. A este fenômeno costuma-se dar o nome de cavitação (formação de cavidades dentro da massa líquida). A cavitação e comum em bombas de água e de óleo, válvulas, turbinas hidráulicas, propulsores navais, pistões de automóveis e até em canais de concreto com altas velocidades, como em vertedores de barragens. Ela deve ser sempre evitada por causa dos prejuízos financeiros que causados devido à erosão associada, seja nas pás de turbinas, de bombas, em pistões ou em canais.
Estas bolhas de vapor que se formaram no escoamento devido à baixa pressão, serão carregadas e podem chegar a uma região em que a pressão cresça novamente a um valor superior a PV. Então ocorrerá a “implosão” dessas bolhas se a região do colapso das bolhas for próxima a uma superfície sólida, as ondas de choque geradas pelas implosões sucessivas das bolhas podem provocar trincas microscópicas no material da superfície, originando uma cavidade de erosão localizada. Este e um fenômeno físico a nível molecular e que se dissemina e tende a aumentar com o tempo causando a ruínas dos rotores.
Como identificar nos espectros de vibração, identifica-se a cavitação pelo surgimento de sinais randômicos (sinais sem definição exata), na região de baixa frequência (80 a 200 Hz) nos espectros de velocidade e em alta frequência nos espectro de aceleração.
Período de entressafra é ideal para manutenção preditiva e corretiva na usinas e fábricas: Ações de prevenção podem proporcionar redução de custos de mais de 12%
A manutenção de equipamentos é atividade muito importante em uma usina, pois os gastos com reparos podem ser bastante altos. Para evitar esse problema, todos os equipamentos ativos da usina devem ser constantemente monitorados (por meio de analise vibração, termografia, analise de óleo, inspeções sensitivas e etc.) e as informações, enviadas para uma estação de manutenção centralizada. Isso viabiliza a identificação dos problemas antes que eles ocorram.
Tradicionalmente, as indústrias sucroalcooleiras priorizam a manutenção durante o período de entressafra, que dura cerca de quatro meses (entre o final de dezembro e abril). Neste período, a usina fatura apenas de 4% a 5% do total anual, o que justifica a manutenção, já que a quebra de um equipamento durante o período de safra representa maior prejuízo para a usina. Quanto mais há atraso no final da colheita, menos tempo as usinas têm para fazer a manutenção. A cada ano, antes de terminar a safra, as indústrias de manutenção de usinas começam a ser contatadas para trabalhar durante a entressafra.
As vantagens de se fazer manutenção regular dos equipamentos industriais das usinas compreendem a redução dos custos com reparos futuros ou imprevistos durante o decorrer da moagem. A prática de manutenção preventiva pode evitar surpresas, uma vez que é possível detectar e diagnosticar, antecipadamente, defeitos em desenvolvimento nos equipamentos industriais. Com isso, o estoque de peças e o custo da intervenção são reduzidos, evitando-se perdas de produtos devido a uma possível parada não programada.
Usinas mais antigas, como as que surgiram na época do Programa Nacional do Álcool (Proálcool), têm mais necessidade de manutenção, uma vez que seu parque industrial conta com mais de 30 anos.
As usinas trabalham vários meses, durante 24 horas por dia. As máquinas operam o dia todo sem parar, sendo primordial uma pausa para manutenção. Com o tempo, os equipamentos sofrem desgaste e estragam. Portanto, deve ser feito um trabalho de prevenção para evitar a ocorrência de prejuízos.
A manutenção preditiva é um conjunto de técnicas que utiliza equipamentos sofisticados para prever potenciais falhas ao inspecionar irregularidades no equipamento. Para isso, há utilização de instrumentos que realizam estudos de vibrações, ultrassom, termografia, análise de óleo etc.
Quando um fenômeno irregular é constatado, é realizado um diagnóstico e a análise da tendência da falha. Esta última visa prever futuros defeitos ao utilizar instrumentos de vigilância constante que indicam a necessidade de reparo.
De acordo com um levantamento realizado pelo “Plant Performance Group”, da divisão da “Technology of Energy Corporation, os custos relacionados a operação da manutenção são reduzidos em mais de 50%, e há uma série de vantagens competitivas relacionadas a adoção da manutenção preditiva.
BENEFÍCIO
PERCENTUAL
Redução dos Custos de Manutenção
50 a 80%
Redução das falhas nas máquinas
50 a 60%
Redução de estoque de sobressalentes
20 a 30%
Redução de horas extras para manutenção
20 a 50%
Redução do tempo de parada das máquinas
50 a 80%
Aumento na vida das máquinas
20 a 40%
Aumento da produtividade
20 a 30%
Aumento dos lucros
25 a 60%
AUMENTO DE CONFIABILIDADE
Ao adotar a metodologia preditiva, há uma redução drástica em manutenções não planejadas e trabalhos de emergência. Consequentemente, há um aumento na confiabilidade do equipamento e da linha de produção, já que as interrupções necessárias para a manutenção podem ser determinadas previamente.
Quando o responsável detecta alguma irregularidade na máquina, ele fará um diagnóstico que dirá a origem e o nível de gravidade dele. A partir desta análise, a organização pode programar o reparo.
MELHORA DA QUALIDADE E PRODUTIVIDADE
Ao fazer o diagnóstico com a manutenção preditiva, identifica-se erros de modo antecipado, o que evita o comprometimento no desempenho do serviço e não compromete a qualidade do produto a ser entregue. O estudo citado anteriormente dá como exemplo a indústria alimentícia, que teria tomado a decisão de construir fábricas adicionais para atender as demandas de pico. Ao utilizar as diversas técnicas da manutenção preditiva, houve um aumento de 50% da produção nas fábricas tradicionais, eliminando a necessidade de construir novas.
REDUÇÃO DOS CUSTOS DE MANUTENÇÃO
As organizações que adotam a manutenção preditiva reduzem os custos de manutenção por aumentarem a disponibilidade dos equipamentos. Afinal, ao detectar qualquer regularidade que pode vir a resultar em eventuais falhas, é possível corrigi-la rapidamente, sem a necessidade de interromper o funcionamento da máquina. Isso prolonga a vida útil do equipamento, elimina desmontagens desnecessárias para inspeção, sendo que este último representa uma queda na produtividade e um alto custo para a organização.
AUMENTA DA VIDA ÚTIL DE COMPONENTES, EQUIPAMENTOS E INSTALAÇÕES
Com os equipamentos da manutenção preditiva, é possível não só predizer o tempo de cada um dos componentes do equipamento, como as informações coletadas podem resultar em procedimentos que maximizam a vida útil de cada um deles.
As empresas que adotam a manutenção preditiva em seu cotidiano terão maior “controle” sobre as condições das máquinas. Com a ampliação da vida útil dos componentes, há uma diminuição significativa na reposição de materiais e nem a necessidade de realizar a troca de óleos periodicamente. Outro benefício relacionado a manutenção preditiva é a capacidade de estipular um tempo médio entre as falhas.
MELHORA NA SEGURANÇA DE PROCESSOS, EQUIPAMENTOS, INSTALAÇÕES E PESSOAS
Devido a todos os pontos citados anteriormente, como o prolongamento da vida útil dos componentes, redução de manutenções desnecessárias e o diagnóstico preciso do real estado interno dos equipamentos, há um aumento também na segurança em todo o processo industrial. O conhecimento prévio de problemas reduz de forma significativa os riscos de uma falha destrutiva, que pode colocar em risco a vida do trabalhador.
A manutenção preditiva é essencial para dar a organização o conhecimento sobre as reais condições das máquinas, diagnosticando os desgastes e o processo de degradação. Apesar de ser necessário um investimento inicial significativo, ele representa um ótimo custo-benefício a médio e longo prazo devido aos baixos custos que ele demanda após a sua implementação.
O monitoramento periódico exige menos recursos e evita a correção das falhas, também conhecida como manutenção corretiva, que é de alto custo e representa uma queda na produtividade e nos lucros da organização. Adotar a manutenção preditiva é um modo de aumentar de modo significativo a eficiência de todo o processo produtivo.
É o acompanhamento periódico dos equipamentos, baseado na análise de dados coletados através de monitoração ou inspeções em campo. O objetivo principal da manutenção preditiva é a verificação pontual do funcionamento dos equipamentos, antecipando eventuais problemas que possam causar gastos maiores como a manutenção corretiva.
A manutenção preditiva é conhecida como uma técnica de manutenção com base no estado do equipamento. Outras terminologias tem surgido como ferramentas de gerência de manutenção, estes novos termos – RCM, manutenção centrada na confiabilidade; TPM, manutenção produtiva total; e JIT, manutenção “Just-in-Time” – são apresentadas como substitutas à manutenção preditiva e a solução definitiva aos seus altos custos de manutenção.
A manutenção preditiva definir o estado futuro do equipamento e o tempo de sua durabilidade. Têm base na medição e coleta de dados: análises de óleo, ultrassom, vibração, termografia, entre outras.
INSPEÇÃO DE CALDEIRAS E RECIPIENTES DE PRESSÃO (NR-13): O atendimento à Norma Regulamentadora NR-13 é condição legal para se operar Caldeiras e Vasos de Pressão em toda e qualquer unidade industrial ou em outro ambiente
OBSERVAÇÕES SOBRE A NR-13 / MINISTÉRIO DO TRABALHO E EMPREGO (MTE):
Relatório: Fornecimento de Relatório Técnico, ART, Projeto de Alteração e Reparos, além da regularização da documentação do seu equipamento.
13.5.1 / 13.10.1 – As caldeiras e os vasos de pressão devem ser submetidos a inspeções de segurança inicial, periódica e extraordinária, sendo considerado risco grave e iminente o não atendimento aos prazos máximos estabelecidos nesta Norma Regulamentadora.
13.5.3 /13.10.3 – A abrangência da Inspeção de Segurança Periódica, bem como as técnicas a serem utilizadas, deverá ser definidas pelo Profissional Habilitado (Engenheiro Mecânico) em função do histórico da caldeira ou do vaso e as normas técnicas vigentes.
13.5.9 / 13.10.5 – A Inspeção de segurança extraordinária na caldeira e no vaso de pressão deve ser feita sempre que o equipamento for danificado por acidente comprometendo a segurança, quando houver alteração ou reparo que altere as condições de segurança, antes de o equipamento ser colocado em funcionamento quando permanecer inativo por mais de (06) seis meses e quando houver mudança de local de instalação do mesmo.
Sobre os equipamentos abrangidos pela norma
Caldeiras
13.1.1 Caldeiras a vapor são equipamentos destinados a produzir e acumular vapor sob pressão superior à atmosférica, utilizando qualquer fonte de energia, excetuando-se os refervedores e equipamentos similares utilizados em unidades de processo.
Vasos de pressão
a) qualquer vaso cujo produto “PV” seja superior a 8 (oito), onde “P” é a máxima pressão de operação em KPa e “V” o seu volume geométrico interno em m³, incluindo:
– permutadores de calor, evaporadores e similares;
– vasos de pressão ou partes sujeitas a chama direta que não estejam dentro do escopo de outras NR, nem do item 13.1 desta NR;
– vasos de pressão encamisados, incluindo refervedores e reatores;
– autoclaves e caldeiras de fluido térmico que não o vaporizem;
b) vasos que contenham fluido da classe “A”, especificados no Anexo IV, independente das dimensões e do produto “PV”.
O atendimento à NR-13, além de ter um caráter legal, é também uma contribuição significativa para o estabelecimento de uma política de segurança das empresas, no que se refere a ter, de MODO SEGURO e CONFIÁVEL, as suas unidades operando satisfatoriamente.
