PROPOSTA DE UMA NOVA METODOLOGIA APLICADA A MANUTENÇÃO PREDITIVA BASEADA NA ANÁLISE DE ÓLEO LUBRIFICANTE

Transcrição

1 PROPOSTA DE UMA NOVA METODOLOGIA APLICADA A MANUTENÇÃO PREDITIVA BASEADA NA ANÁLISE DE ÓLEO LUBRIFICANTE Ronilson de Carvalho Martins (1) (ronilsoncmartins@gmail.com), Jumar Nascimento de Oliveira da Silva (2) (engmecjumar@gmail.com), André Luiz Vicente de Carvalho (3) (andrelvcarvalho@hotmail.com) (1) Faculdade Redentor (FACRED); DEMEC (2) Faculdade Redentor (FACRED); DEMEC (3) Faculdade Redentor (FACRED); ISECENSA; UNIVERSIDADE CÂNDIDO MENDES (UCAM); DEMEC RESUMO: Até pouco tempo atrás, mecânicos e operadores se baseavam somente em sinais externos para perceber anormalidades de funcionamento nos equipamentos: cor de fumaça, ruídos estranhos, vibrações, superaquecimento e, às vezes, algo não muito bem definido, mas diferente do habitual. Os lubrificantes eram analisados por critérios semelhantes: aspecto, cheiro, cor e alguns testes elementares. A verdade é que este tipo de avaliação ocorre até nos dias hoje, ocasionando redução ou até mesmo a perda completa da confiabilidade. A tendência moderna é a valorização da análise de óleos, tanto para determinação das ocasiões mais adequadas de troca como para prevenir falha de componentes: Amostras são recolhidas em intervalos predeterminados e encaminhados para análise de laboratório. Assim é possível, por meio de uma gestão preditiva, realizar a medição, interpretação das informações coletadas e um acompanhamento de monitoração contínua baseada nas condições dos equipamentos (móveis ou fixos) e unidades produtivas. Cada vez mais, empresas do ramo industrial vem investindo neste tipo de técnica preditiva, visto suas grandes vantagens, das quais irão impactar diretamente no custo associado ao setor de manutenção. PALAVRAS-CHAVE: Análise de óleo, lubrificante, contaminação, manutenção. METHODOLOGY ANALYSIS APPLIED IN OIL ABSTRACT: Until recently, mechanics and operators were based only on external signals to realize malfunctions in equipment: Color smoke, strange noise, vibration, overheating and sometimes, something not very well defined, but different from the usual. The lubricants were analyzed by similar criteria: Appearance, smell, color and some elementary tests. Themo derntrendis to enhance the analysis of oils, both for determining the most appropriate occasions to exchange and top revent component failure: Samples are collected at predetermined intervals and sent for laboratory analysis. Thus, it is possible, through a predictive management; perform the measurement, interpretation of the information collected and monitored for continuous monitoring of the condition-based equipment (mobile or fixed) and production units. Increasingly, companies in the industrial sector see investing in this type of predictive technique, seen its great advantages, which will directly impact the cost associated with the maintenance sector. KEYWORDS: Analysis of lubricating oil, contamination, maintenance. Anais do XIV CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial

2 1. INTRODUÇÃO A lubrificação adequada e permanentemente monitorada é a principal responsável pela longa vida útil de veículos, máquinas ou equipamentos. Qualquer óleo lubrificante, independentemente de sua marca, sofre inúmeras contaminações durante uso, que o colocam fora de condições técnicas de lubrificar adequadamente, expondo os componentes mecânicos a elevados níveis de desgastes prematuros e altos riscos de quebras. Evidentemente que não é possível eliminar de forma radical todas as contaminações as quais o óleo lubrificante está sujeito. Entretanto, é possível manter estas contaminações altamente nocivas em determinados limites, possibilitando ao óleo em uso, oferecer uma lubrificação adequada e segura. Até pouco tempo atrás, mecânicos e operadores se baseavam somente em sinais externos para perceber anormalidades de funcionamento nos equipamentos: cor de fumaça, ruídos estranhos, vibrações, superaquecimento e, às vezes, algo não muito bem definido, mas diferente do habitual. Os lubrificantes eram analisados por critérios semelhantes: aspecto, cheiro, cor e alguns testes elementares. A realidade é que: Até os dias atuais, avaliações deste tipo ocorrem ainda em muitas empresas, o que impacta diretamente na confiabilidade dos equipamentos. Com o avanço da tecnologia, observa-se que a tendência moderna é valorizar a análise de óleo, tanto para determinação das ocasiões mais adequadas de troca como para prevenir falha de componentes. Deste modo, torna-se indispensável estabelecer e implantar um programa de análise de óleo lubrificante, afim de mantê-lo dentro de padrões técnicos aceitáveis de lubrificação. Este artigo então propõe uma nova metodologia que garanta a máxima confiabilidade dos equipamentos, com coleta de amostras de óleo ocorrendo inicialmente com periodicidade de 25% dos valores (horas ou quilômetros) de troca de óleo pré-estabelecidos pelo fabricante em uma manutenção preventiva, por exemplo. Ocorre que mediante as diferentes condições de trabalho ao qual os equipamentos estão sujeitos (severidade, ambiente, jornada de trabalho, etc), o óleo lubrificante pode assumir duas projeções: 1ª: O óleo lubrificante pode sofrer contaminações repentinas em níveis críticos muito antes de vencer o período de troca pré-estabelecido no programa de manutenção. Neste caso, se o óleo não estiver sendo frequentemente monitorado por meio de análise, terá sua lubrificação totalmente comprometida resultando em desgastes e quebras prematuras, até que vença o período de troca para que o óleo seja substituído. 2ª: O óleo pode ter uma vida útil prolongada além do estipulado. Com isto, ao monitora-lo, é possível garantir, com confiabilidade, que o mesmo manterá suas propriedades lubrificantes por mais um determinado tempo, reduzindo os custos diretos na manutenção. Anais do XIV CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 2

3 2. METODOLOGIA Para que os resultados, em qualquer processo de análise de óleo lubrificante, sejam confiáveis, torna-se necessário adotar um procedimento composto por etapas e que deverá ser seguido rigorosamente afim de garantir o sucesso do programa. Este processo irá fornecer subsídios suficiente para tomadas de decisões ao setor de manutenção. A metodologia aplicada a análise de óleos lubrificantes descritas neste artigo, foram baseados em artigos, publicações, trocas de experiência e na própria vivência prática e profissional dos autores. 2.1 Análise de óleo lubrificante: procedimento. Na prática, para se aplicar uma análise de óleo lubrificante de maneira efetiva, deve-se seguir um procedimento composto basicamente por três etapas: Amostragem, Laboratório e Interpretação dos Resultados, conforme descrição a seguir: Amostragem Para Ruth Rocha (1996, p.34) uma amostra pode ser definida como pequena porção de qualquer material ou substância para exame ou prova de suas qualidades; Conjunto de elementos representativos de um universo escolhidos aleatoriamente para estudo estatístico; Exposição, mostra. Portanto, uma certa quantidade de um produto, como lubrificante, só constitui uma amostra, mostrada na Figura 1, se realmente guardar as reais características e propriedades de um todo. A amostragem correta é o ponto de partida para o sucesso de um programa de manutenção preventiva. FIGURA 1: Exemplo de amostra de óleo lubrificante Anais do XIV CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 3

4 Um dos pontos que sempre mereceu uma grande atenção é o processo de coleta de amostras, Figura 02. Sem dúvida, o pessoal encarregado dessa função deve estar bem treinado tecnicamente para realizar o trabalho, de modo a conseguir uma amostra realmente significativa e confiável. FIGURA 2: Correta coleta de amostra de óleo lubrificante Prova dessa preocupação é a bomba de sucção manual mostrada na Figura 03, que surgiu não só da necessidade de facilitar a coleta, mas também de diminuir o índice de contaminação. FIGURA 3: Bomba de amostragem de óleo (Manual) Tanto cuidado é justificado pela observação das consequências danosas que o óleo mal coletado e identificado pode trazer. Contaminações que implicam em resultados distorcidos e indicações errôneas que dificultam ou atrasam os testes. É desaconselhável que a amostra seja retirada com o equipamento frio, pois pode ocorrer precipitação dos contaminantes e os resultados poderão ficar distorcidos da realidade do sistema. As amostras geralmente são coletadas em recipientes de 200 ml ou em quantidade suficiente para realização dos teste. Pode-se afirmar que o processo da análise do lubrificante tem início no campo, nas mãos do coletor. Durante a retirada de óleo dos compartimentos, um dos principais problemas encontrados está na mangueira que leva o lubrificante da bomba ao frasco: a cada amostra, esse tubo deve ser Anais do XIV CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 4

5 trocado e posteriormente higienizado, se for destinado a um novo uso. A limpeza precária deste, acarreta contaminação do óleo coletado e a alteração de respostas aos testes é facilmente presumível. Os cuidados na coleta de material lubrificante para analise são a garantia de um resultado eficaz. Outro ponto importante na coleta de amostra de óleo é a identificação ou etiquetagem da amostra. Para uma boa documentação e rastreamento junto ao laboratório, as amostras devem conter no mínimo as seguintes informações: Empresa, tipo de equipamento, n de série, data de amostragem e ponto de amostragem (compartimento). As amostras depois de coletadas devem ser imediatamente enviadas ao laboratório para análise ou o mais rápido possível, de modo que as características do óleo retirado possam ser preservados Laboratório Após coletadas e etiquetadas, as amostras (motor, sistema hidráulico, diferencial, caixa de mudanças, etc.) são encaminhadas a laboratórios, onde serão realizados uma bateria de ensaios físico-químicos (ponto de fulgor, viscosidade, gota, absorção etc.). Algumas empresas, que possuem uma vasta concentração de equipamentos em um local especifico (geralmente canteiros de obras), já vem adotando a análise de óleo no próprio local de trabalho, por meio de instalação de laboratório de análise de óleo com recursos necessários a correta análise. Além dessa análise, recomenda-se a análise por contagem de partículas, espectrográfica e ferrografia, para cuja execução existem diversos laboratórios especializados Análise físico-química A análise físico-química determina a capacidade de isolação e o estado de envelhecimento do óleo lubrificante. Os resultados são comparados aos valores pré-estabelecidos em normas. Valores fora dos limites especificados indicam necessidade de tratamento termo vácuo, substituição ou regeneração do óleo lubrificante. Pôde-se citar como exemplos: análise de contaminação por água, densidade, índice de viscosidade, rigidez dielétrica, ponto de fulgor, ponto de fluidez e etc Contagem de partículas O contador de Partículas, conforme Figura 4, é um aparelho de tecnologia, que, contam e classificam em faixas granulométricas, os contaminantes sólidos existentes no óleo. Essa técnica, Anais do XIV CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 5

6 inicialmente usada no controle de fluidos em satélites e naves espaciais, foi gradativamente estendida ao sistemas hipercríticos, hidrostáticos, hidráulicos, etc. Para classificação do óleo quanto ao nível de contaminação usam-se os métodos NAS 1638, ISO (Tabela 01) e SAE AS FIGURA 4: Contador de partículas TABELA 1: Exemplo de Resultados Contagem de Partículas. Condições do Óleo / Contagem de Partículas Data Norma ISO 21/08/2014 Limalha 23/06/ /19/15 05/05/ /22/20 27/01/ /15/ Análise espectrográfica A análise espectrográfica informa ao usuário sobre as concentrações de determinados elementos químicos. Uma vez conhecidas as concentrações máximas toleráveis desses elementos no óleo lubrificante, poderão ser detectados teores de contaminação que indiquem problemas no componente, viabilizando ações preventivas para correção das causas dessa contaminação ou remoção do componente para reparo, antes da ocorrência da falha ou desgaste irrecuperável. Exemplo: Um alto teor de silício em uma amostra de óleo de motor poderá significar a entrada de poeira externa por uma mangueira ou elemento de purificador de ar danificado; níveis de metal num óleo de diferencial poderão indicar rolamento prestes a falhar e assim por diante. Anais do XIV CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 6

7 Ferrografia A ferrografia é um processo de análise de partículas que produz resultados de maior precisão por avaliar também quantitativamente os componentes. Ela consiste na contagem e observação visual das partículas existentes numa amostra de lubrificante. Num primeiro nível, é feita uma avaliação quantitativa similar a análise espectrográfica, utilizando-se de um ferrográfo, como pode ser visto na Figura 05, e leitura direta, que desta forma determina o grau de severidade do desgaste. Nesse aparelho são contadas separadamente as partículas menores, de desgaste normal, e as maiores, que indicam desgaste severo. A severidade é definida pela relação entre as suas quantidades contadas. Num nível mais sofisticado, teríamos a ferrografia analítica que, por meio da observação visual da forma, tamanho e cor das partículas da amostra em microscópio de pesquisa, juntamente com alguns ensaios de laboratório, permite estabelecer as causas de desgaste anormal (Fadiga, má lubrificação, abrasão, etc.). FIGURA 5: Ferrográfo Interpretação dos resultados É aqui neste processo que se transformam os dados de análise de fluidos em informações valiosas. Essas informações são usadas para administrar equipamentos e reduzir custos operacionais. Cada interprete (devidamente treinado e capacitado) deve responder a quatro perguntas fundamentais ao avaliar um amostra de óleo: 1. A taxa de desgaste aumentou? 2. As condições do óleo se deterioram, atingindo níveis inaceitáveis? Anais do XIV CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 7

8 3. Há presença de contaminantes que degradarão o óleo ou acelerarão o desgaste? 4. Esse é o óleo correto para o compartimento? O profissional deve ser capaz, por meio do laudo técnico emitido pelo laboratório, analisar os resultados obtidos e tomar as decisões cabíveis para assegurar a confiabilidade das máquinas e equipamentos. É necessário chamar a atenção para o seguinte: A análise de óleo precisa ser um processo de monitoramento contínuo, devendo os dados serem armazenados em programa especifico, de modo que o seu histórico possa ser verificado e analisado com o decorrer do tempo. 3. RESULTADOS E DISCURSÕES É necessário ressaltar, porém, que embora a análise de óleo seja uma ferramenta bastante eficiente para alertar sobre providências que precisem ser tomadas e evitar a falha de um determinado componente, não se pode confiar plenamente em seu resultado, principalmente se considerarmos cada ensaio isoladamente. A primeira razão disto está no método de retirada das amostras no campo: mesmo utilizando técnicas adequadas, um devido descuido pode acarretar na contaminação do óleo, fornecendo dados errôneos no relatório final. Além disso, pequenas diferenças de calibragem de instrumentos poderão resultar em valores não uniformes ou coerentes, quando a mesma amostra for analisada por dois laboratórios diferente. Podemos observar que, com o uso da manutenção preditiva (análise preditiva de óleo), a manutenção corretiva tenderá a ser exceção. Falhas de manutenção geram gastos muitos maiores do que o investimento na conservação dos equipamentos. Máquinas paradas por deficiência de lubrificação, causam prejuízos inestimáveis, pois deixam de produzir, consequentemente não dão lucro. Porém, a mera substituição do óleo lubrificante contaminado não resolve o problema, se não for feita uma análise de óleo, já que a causa da contaminação (mecânica ou operacional) inicia um novo ciclo, provocando mais desgastes até a perda total do componente mecânico. Por outro lado, ocorre também do óleo lubrificante em serviço alcançar o limite do período de troca estabelecido sem sofrer contaminações críticas, podendo continuar ainda em uso por mais um bom tempo se a troca não estivesse sendo realizada por período. Neste caso, joga-se fora o óleo lubrificante ainda em condições de uso. Portanto, a única maneira de obter uma lubrificação tecnicamente adequada é por meio da implantação de um programa de análise de óleo, reduzindo gastos com reposição de peças, mão de obra, horas paradas e volume de óleo lubrificante consumido. Anais do XIV CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 8

9 4. CONCLUSÃO Conclui-se que o monitoramento da condição do óleo lubrificante usado é uma arma poderosa no arsenal da manutenção. A análise de óleo e lubrificante usado pode ajudar a detectar alterações na concentração de metais e outros contaminantes coletados pelo óleo lubrificante, fornecendo um aviso precoce de problemas em potencial. Uma análise do óleo lubrificante, graxas e fluidos hidráulicos oferece uma imagem rápida e precisa do que está acontecendo dentro de geradores de energia, caixas de câmbios, compressores, sistema hidráulicos e outras máquinas críticas. Ela também produz informações vitais sobre as condições do óleo propriamente dito. O monitoramento eficaz do óleo lubrificante permite que a manutenção seja programada e de forma eficiente, minimizando o risco de danos para instalações caras e inatividade não programada Porém, mais do que implantar está técnica, é necessário manter um controle e monitoramento contínuo do processo. É importante lembrar que, na maioria das falhas mecânicas, os primeiros sinais são detectados por meio da análise do óleo lubrificante, porém em muitos casos é interessante o monitoramento de outros itens, tais como: temperatura de funcionamento, vibração, pressão, desempenho, etc, usando a manutenção preditiva como uma ferramenta valiosa à manutenção. 5. REFERÊNCIAS VELOSO, N. Gerenciamento e Manutenção de Equipamentos Móveis. São Paulo: Sobratema,2009. FILHO, G. B. A organização, o planejamento e o Controle da Manutenção. Rio de Janeiro: Editora Ciência Moderna Ltda, ROCHA, R. Minidiciónario. São Paulo: Scipione, DIREITOS AUTORAIS Os autores são os únicos responsáveis pelo conteúdo das informações contidas neste artigo. Anais do XIV CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 9