Manutenção Preditiva

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1 Alunos: Augusto Henrique Costa Max Hiroo Maruyama Rubens Roberto Ingraci Neto Manutenção Preditiva Introdução 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 situarse 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

2 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) Fenômenos de viscosidade (líquidos penetrantes) Radiações ionizantes(raio X ou Gamagrafia) Tribologia Monitoria de processos Inspeção visual Outras técnicas de análise não-destrutivas Ultra-som 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 ultrasom 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.

3 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.

4 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).

5 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 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;

6 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

7 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. 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.). Pela ferrografia analítica, faz-se a classificação das partículas de desgaste em cinco grupos. A Tabela 1 abaixo a seguir mostra os cinco grupos de partículas de desgaste e as causas que as originam. Tabela 1 - Classificação das partículas de desgaste

8 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

9 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 tornase 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.

10 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. As tendências atuais indicam a adoção cada vez maior de técnicas preditivas e a prática da engenharia de manutenção. O quadro abaixo demonstra o porquê, relacionando os tipos de manutenção com os custos. Tipo de Manutenção Custo [US$/HP/ano] Corretiva não planejada 17 a 18 Preventiva 11 a 13 Preditiva/Corretiva Planejada 7 a 9 fonte - NMW Chicago 1998 O quadro, a seguir, mostra como está a utilização das práticas de manutenção no Brasil e nos países de primeiro mundo.

11 Tipo de Manutenção Corretiva não planejada Preditiva Preventiva Primeiro mundo em relação ao Brasil menor maior igual A manutenção é uma atividade de importância estratégica nas empresas, pois ela deve garantir a disponibilidade dos equipamentos e instalações com confiabilidade, segurança e custos adequados. Entender cada tipo de manutenção e aplicar o mais adequado, corretamente, é o fator de otimização da empresa e lucro ou sobrevivência dela. A seguir, são apresentados dados da pesquisa realizada pela "Plant Performance Group (uma divisão da Technology for Energy Corporation)", em 1988, onde foram pesquisadas 500 empresas. A pesquisa considerou empresas do Canadá, Estados Unidos, Grã-Bretanha, França e Austrália nos ramos de energia elétrica, papel, celulose, processamento alimentício, têxteis, ferro e aço, e outras indústrias de manufatura ou de processo. Cada um dos participantes informou possuir programa de manutenção preditiva estabelecido com um mínimo de três anos de implementação. Atividade % Benefício Custos de manutenção Redução de 50 a 80 % Falhas nas máquinas Redução de 50 a 60 % Estoque reposição Redução de 20 a 30 % Horas extras manutenção Redução de 20 a 50 % Tempo paradas de máquinas Redução de 50 a 80 % Vida dos equipamentos Aumento de 20 a 30 % Lucratividade Aumento de 25 a 60 % Os dados dessa pesquisa, embora não recentes, são significantes e, nos dias atuais, com as técnicas preditivas ainda mais evoluídas, se confirmam, pois dentro da indústria de autopeças, por exemplo, tem-se as três modalidades exemplificadas com uso bastante extenso pelas empresas e os dados apurados são: Atividade % Benefício Custos de manutenção Redução de 90 a 80 % Falhas nas máquinas Redução de 70 a 80 % Estoque reposição Redução de 40 a 50 % Horas extras manutenção Redução de 20 a 30 % Tempo paradas de máquinas Redução de 80 a 90 % Vida dos equipamentos Aumento de 30 a 40 % Lucratividade Aumento de 20 a 30 % 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

12 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. - Ganhos expressivos ao meio ambiente. Bibliografia /pdf/7Ferrografia.PDF _revisao_bibliografica.pdf Produtividade-e-Reducao-de-Custos/pagina1.html; Escaler, P. - Detection of cavitation in hydraulic turbines, Mechanical Systems and Signal Processing ; Nair,A. Acoustic emission monitoring of bridges: Review and case studies, Engineering Structures 32 (2010) ; Velarde-Suarez, S. A predictive maintenance procedure using pressure and acceleration signals from a centrifugal fan, Applied Acoustics 67 (2006) Saravanan, A. - Incipient gear box fault diagnosis using discrete wavelet transform (DWT) for feature extraction and classification using artificial neural network (ANN), Expert Systems with Applications 37 (2010) Botsaris, P.N. - A preliminary estimation of analysis methods of vibration signals at fault diagnosis in ball bearings ; 4th International Conference on NDT Grécia, 2007

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