analises de vibraçoes

analises de vibraçoes

(Parte 1 de 4)

Autor: Jônatas Alves da Silva. Orientador: Ms. Carlos Roberto Regattieri.

TAQUARITINGA 2008

Autor: Jônatas Alves da Silva.

TAQUARITINGA 2008

Monografia apresentada à Faculdade de Tecnologia de Taquaritinga, como parte dos requisitos para conclusão do curso de Tecnólogo em Produção com Ênfase Industrial. Orientador: Ms. Carlos Regattieri

Dedico,

Aos meus pais, que acreditaram que daquele menino empolgado, poderia surgir um homem que pudesse desafiar um mundo e conquistar seu espaço.

Ao Prof. Ms. Carlos Roberto Regattieri, por sua competência, dedicação e disponibilidade como orientador.

A minha família, que souberam entender, que ausência física, não é significado de abandono e sim de trabalho árduo que requeria tempo de minha vida.

A Deus, que tem enviado muitas graças e oportunidades, mostrado caminhos estreitos, porém os melhores.

LISTA DE FIGURASiv
LISTA DE TABELASv
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLASvi
LISTA DE SIMBOLOSvii
RESUMOviii
ABSTRACTix
1 - INTRODUÇÃO9
2 – HISTÓRICO DA MANUTENÇÃO E SEUS TIPOS10
2.1 - CONCEITO DE MANUTENÇÃO10
2.2 - HISTÓRICO DA MANUTENÇÃO1
2.3 – MANUTENÇÃO CORRETIVA13
2.4 – MANUTENÇÃO PREVENTIVA14
2.5 – MANUTENÇÃO PREDITIVA16
2.5.1 – MANUTENÇÃO PREDITIVA - TERMOGRAFIA17
2.5.2 – MANUTENÇÃO PREDITIVA - FERROGRAFIA20
2.6 – MANUTENÇÃO DETECTIVA2
2.7 – MPT (MANUTENÇÃO DA PRODUTIVIDADE TOTAL)2
3 – MANUTENÇÃO DA PREDITIVA POR ANÁLISE DE VIBRAÇÕES2
3.1 - FUNDAMENTOS DE VIBRAÇÃO23
3.2 - CAUSAS, EFEITOS E CONTROLE25
3.3 - PRINCÍPIOS DA ANÁLISE ESPECTRAL27
3.4 – RESULTADOS PREVISTOS29
3.5 – TECNICAS DE MEDIÇÃO E PARAMETROS30
3.6 – TRANSDUTORES E COLETA DOS SINAIS32
3.7 – TIPOS DE SINAIS3
3.7.1 – CURVA DE TENDÊNCIA3
3.7.2 – ESPECTRO DE FREQUÊNCIA - FFT (AMPLITUDE X FREQÜÊNCIA)3
3.7.2 – SINAL NO TEMPO34
3.8 – EXEMPLOS DE DIAGNÓSTICOS35
3.8.1 – DESBALANCEAMENTO35
3.8.2 – DESALINHAMENTO ANGULAR35
3.8.3 – DESALINHAMENTO PARALELO36
3.8.4 – FOLGA MECÂNICA37
3.8.5 – FALHA EM COMPONENTES DO ROLAMENTO37
3.8.6 – PROBLEMAS ELÉTRIOS (MOTORES)38
4 – ESTUDO DE CASO: BOMBA DE AGUA POTAVEL39
5 – CONCLUSÃO58

iv

Figura 01 – Cronologia da Manutenção13
Figura 02 - Exemplo de escala monocromatica18
Figura 03 - Exemplo de escala policromatica18
Figura 04 - Defeito em contato elétrico de um transformador20
Figura 05 - Defeito em contato elétrico de um disjuntor20
Figura 06 – Exemplo de vibração23
Figura 07 – Aquisição de Sinais24
Figura 08 – Tacoma Bridge (Ponte de Tacoma)26
Figura 09 – FFT (Transformada Rápida de Fourier)28
Figura 10 – Coleta do Sinal32
Figura 1 – Curva de tendência3
Figura 12 – Espectro de Freqüência - FFT34
Figura 13 – Sinal no tempo (Forma de onda)34
Figura 14 - Exemplo de desbalanceamento35
Figura 15 - Exemplo de desalinhamento angular36
Figura 16 - Exemplo de desalinhamento paralelo36
Figura 17 - Exemplo de folga mecânica37
Figura 18 - Exemplo de falha em componentes de rolamento38
Figura 19 - Exemplo de falha elétrica38
Figura 20 - Bomba de Água Potável39
Figura 21 - Componentes Internos de uma Bomba40
Figura 2 - Coletor de dados, SKF - CMVA-6040
Figura 23 - Localização dos Pontos de Medição, Bomba de Água Potável41
Figura 24 - Localização dos Parafusos Espanados, Bomba de Água Potável42
Figura 25 - Parafuso Espanado, Bomba de Água Potável42
Figura 26 - Espectro (FFT), 1HV, 13/07/04, Bomba de Água Potável4
Figura 27 - Espectro (FFT), 1VV, 13/07/04, Bomba de Água Potável4
Figura 28 - Espectro (FFT), 2HV, 13/07/04, Bomba de Água Potável45
Figura 29 - Espectro (FFT), 2VV, 13/07/04, Bomba de Água Potável45
Figura 30 - Espectro (FFT), 2AV, 13/07/04, Bomba de Água Potável46
Figura 31 - Espectro (FFT), 3HA, 13/07/04, Bomba de Água Potável46
Figura 32 - Espectro (FFT), 3HE, 13/07/04, Bomba de Água Potável47
Figura 3 - Espectro (FFT), 3HV, 13/07/04, Bomba de Água Potável47
Figura 34 - Espectro (FFT), 3VV, 13/07/04, Bomba de Água Potável47
Figura 35 - Espectro (FFT), 4HA, 13/07/04, Bomba de Água Potável48
Figura 36 - Espectro (FFT), 4HE, 13/07/04, Bomba de Água Potável48
Figura 37 - Espectro (FFT), 4HV, 13/07/04, Bomba de Água Potável48
Figura 38 - Espectro (FFT), 4VV, 13/07/04, Bomba de Água Potável49
Figura 39 - Tipos de movimento49
Figura 40 - Espectro em Cascata, 2HV, Bomba de Água Potável50
Figura 41 - Espectro em Cascata, 2AV, Bomba de Água Potável50
Figura 42 - Espectro em Cascata, 3HA, Bomba de Água Potável51
Figura 43 - Espectro em Cascata, 3HE, Bomba de Água Potável51
Figura 4 - Espectro em Cascata, 3HV, Bomba de Água Potável51
Figura 46 - Curva de tendência, 1VV, Bomba de Água Potável52
Figura 47 - Curva de tendência, 2HV, Bomba de Água Potável53
Figura 48 - Curva de tendência, 2VV, Bomba de Água Potável53
Figura 49 - Curva de tendência, 2AV, Bomba de Água Potável53
Figura 50 - Curva de tendência, 3HA, Bomba de Água Potável54
Figura 51 - Curva de tendência, 3HE, Bomba de Água Potável54
Figura 52 - Curva de tendência, 3HV, Bomba de Água Potável54
Figura 53 - Curva de tendência, 3VV, Bomba de Água Potável5
Figura 54 - Curva de tendência, 4HA, Bomba de Água Potável5
Figura 5 - Curva de tendência, 4HE, Bomba de Água Potável5
Figura 56 - Curva de tendência, 4HV, Bomba de Água Potável56

vi

Tabela 01 – Resumo dos tipos de manutenções1
Tabela 02 – Unidades para vibrações30
Tabela 03 – Norma ISO 10816-330
Tabela 04 – Técnicas x Defeitos31
Tabela 05 – Valores das medições realizadas na Bomba de Água Potável43

vii

Com a necessidade de se reduzir o tempo e as paradas não-programadas, as empresas vem buscando alternativas no mercado. Neste trabalho será apresentada a manutenção preditiva por analise de vibrações, quebrando alguns paradigmas, devido ao desconhecimento desta ferramenta pelas empresas e mecânicos. Comumente conhecido nas empresas como técnica da adivinhação, por se precisa e direta, que realmente define qual é a falha. Este trabalho tem o intuito de mostrar como se baseiam os técnicos e inspetores para formar seus diagnósticos, quais informações são necessárias para realmente diagnosticar uma falha.

viii

By the demand of time decreasing, and non scheduled stops, companies are searching for alternatives that can keep its equipments on perfect working conditions. On this paper, the predictive maintenance by vibration analysis will be presented, breaking some paradigms due to the ignorance of this tool by the companies and its mechanics. Popularly, it is known on the companies as: “guessing technique”, because it is precise and exacts on the diagnostics. This paper objective is to show how repairers and inspectors base themselves to compose their diagnostics, which information is necessary, and what is taken for granted to really diagnostic a fail.

1 - INTRODUÇÃO

Atualmente as mudanças nas indústrias estão ocorrendo em ritmo intenso, obrigando as pessoas a estarem preparadas e treinadas para se adequarem aos novos sistemas.

A manutenção está na mesma trajetória; se o paradigma anterior, e ainda atual na maioria das empresas, era: “O homem de manutenção sente-se bem quando executa um bom reparo” , o novo paradigma é: “O homem de manutenção sente-se bem quando não tem que fazer reparo porque conseguiu evitar todas as quebras não planejadas”.

Os termos confiabilidade e disponibilidade são mencionados e exigidos com maior freqüência e, geralmente, em relação aos resultados de programas de produção.

A manutenção passou de uma despesa geral para ser um custo controlável incorporado às divisões produtivas. Atualmente, o custo de obter um equipamento até “quebrar” ou sofrer perdas imprevistas por falhas é muito elevado, principalmente quando são computados os custos da não conformidade e de perdas de produção.

Nas indústrias modernas, os gerentes têm procurado constantemente maneiras de aumentar a produção e reduzir os custos gerais, incluindo o de manutenção, e ainda melhorar a qualidade do produto fabricado. Para conseguir este objetivo, as máquinas precisam funcionar com grande confiabilidade. Máquinas cujo histórico de manutenção não são conhecidos causam graves perdas de produção devido falhas inesperadas. As medidas e análises de vibrações nas máquinas criam condições de identificar e avaliar seu potencial de falhas. Com tal conhecimento, pode-se planejar os procedimentos e datas ótimas para os reparos necessários.

O início de todo processo de melhoramento seja do indivíduo ou das organizações, exige como primeira etapa, que se adquira consciência da própria realidade e, posteriormente, que se definam os objetivos a alcançar e meios para tanto. Entretanto, uma vez iniciado o processo, é necessário que se monitore o progresso alcançado, através da observação e comparação, ao longo do tempo, de parâmetros que definam claramente o grau de qualidade do nosso desempenho.

Aplicação da Manutenção Preditiva por Análise de Vibrações – Estudo de Caso 10

2 – HISTÓRICO DA MANUTENÇÃO E SEUS TIPOS

2.1 - CONCEITO DE MANUTENÇÃO

A manutenção é definida na concepção industrial como sendo a atividade de fazer com que o patrimônio físico da empresa seja mantido de forma a assegurar sua funcionalidade operacional.

De acordo com a ABNT (1994), Manutenção é o conjunto de ações destinadas a manter ou recolocar um item em um estado no qual ele pode executar a função requerida.

A Manutenção é um conjunto de medidas ou ações que permitem conservar ou restabelecer um sistema em seu estado de funcionamento. Medidas necessárias para a conservação ou permanência de alguma coisa ou de uma situação; os cuidados técnicos indispensáveis ao funcionamento regular e permanente de motores e máquinas. (FURTADO, 2001).

Formalmente, Manutenção é definida como a combinação de 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. (FURTADO, 2001).

Num conceito moderno a missão da manutenção passa de restauradora de equipamentos para garantidora da função do equipamento e/ou sistema, como coloca Pinto e Xavier (2001): garantir a disponibilidade da função dos equipamentos e instalações de modo a atender um processo de produção e preservação do meio ambiente, com confiabilidade, segurança e custos adequados, é a missão atual da manutenção.

Ou seja, são todas as ações / intervenções necessárias para que um equipamento seja conservado ou restaurado de modo a permanecer de acordo com uma condição especificada. Sendo dividida em: Corretiva; Preventiva e Preditiva, como expõe os capítulos a seguir. A TRANSMOTOR e UNESP (2002), resumem os tipo de manutenção conforme a tabela 01.

Aplicação da Manutenção Preditiva por Análise de Vibrações – Estudo de Caso 1

Tabela 01 – Resumo dos tipos de manutenções

CORRETIVAFora de serviçoFalha Troca de componentes Retorno ao serviço

PREVENTIVA Em ou fora de serviço

Inspeção Programada

Parada para troca periódica de componentes

Garantir por determinado período seu funcionamento

PREDITIVAEm serviço Controle

Programado

Medições Prevenir e predizer falhas

Fonte: Transmotor e Unesp (2002)

2.2 - HISTÓRICO DA MANUTENÇÃO

Os Vikings, já no início do século X, dependiam fortemente do estado de suas esquadras para o sucesso de suas aventuras; os reparos de seus navios eram realizados em espécies de diques construídos em suas aldeias na Escandinávia. Para isto, as embarcações ficavam secando e, com uso de ferramentas desenvolvidas especialmente para este fim, os barcos eram reparados. Conforme Pascoli (1994), estes são os primeiros indícios da manutenção organizada que se tem registro.

A história da manutenção acompanha o desenvolvimento técnico-industrial da humanidade e seu crescimento é verificado a partir da revolução industrial, quando a demanda de serviços de manutenção foi intensificada.

Até 1914, a manutenção tinha importância secundária, e era executada pelo mesmo efetivo de operação, afirma Tavares (1999). Com a Primeira Guerra Mundial e a implantação da linha de montagem em série por Henry Ford, a manutenção precisou criar equipes e desenvolver métodos e técnicas para atender às exigências do sistema produtivo e garantir a função dos equipamentos, uma vez que uma falha nos equipamentos implicava na paralisação da produção, elevando os custos, reduzindo a produtividade e o lucro, acrescenta.

Nesta fase, a necessidade de uma maior produção e a confiabilidade dos equipamentos bélicos das nações em conflito durante a guerra, também contribuiu para a evolução da Manutenção.

Segundo Neto (1992), a partir de 1914, podem ser destacadas cinco fases de mudanças organizacionais com reflexos na manutenção: Manutenção Corretiva; Manutenção

Aplicação da Manutenção Preditiva por Análise de Vibrações – Estudo de Caso 12

Preventiva; Engenharia da Manutenção; Manutenção Preditiva; Manutenção da Produtividade Total.

Na primeira fase, entre os anos de 1914 e 1930, surge a Manutenção Corretiva, ocupando uma posição hierárquica organizacional bem baixa.

A Manutenção Corretiva constitui um método que se caracteriza pela intervenção no equipamento ou ativo da empresa na ocorrência de falha, restabelecendo a sua função.

Na segunda fase, entre os anos 1930 e 1947, se deu o aparecimento da

Manutenção Preventiva, já ocupando uma posição hierárquica organizacional equiparável à produção.

A Manutenção Preventiva caracteriza-se pela intervenção no equipamento, bloqueando com antecedência as causas potenciais de falhas através de ações em intervalos fixos de tempo.

No final da década de 40 surge, com destaque na indústria, um órgão de assessoramento da manutenção, a Engenharia de Manutenção com a finalidade de Planejar e Controlar as atividades de manutenção além de analisar causas e efeitos das avarias. O surgimento da Engenharia de Manutenção foi impulsionado pelos esforços pós-guerra, progresso da mecanização industrial com conseqüente falta de mão-de-obra qualificada, e aumento da demanda de mercadorias. Esta terceira fase se encerra em 1960.

De 1960 a 1972, a manutenção passou a adotar modernos métodos de controle, através da manutenção preditiva apoiada pelo do advento do computador e expansão internacional das empresas. Nesta quarta fase observa-se também a necessidade da profissionalização gerencial.

A partir de 1973, evidencia-se uma evolução da manutenção preventiva que, até então, baseava-se no tempo, para uma manutenção preventiva fundamentada na performance e no desempenho dos equipamentos. Por meios de técnicas que fornecem o diagnóstico preliminar de falhas dos equipamentos nesta quinta fase, evidencia-se o uso do método da prevenção da manutenção.

Nas últimas décadas, as organizações vêm passando por transformações rápidas e profundas, impulsionadas pelo aumento da competitividade e pelo desenvolvimento tecnológico, levando as empresas a uma verdadeira revolução nos seus sistemas produtivos. Parte desta revolução está associada aos equipamentos de produção que vêm sendo

Aplicação da Manutenção Preditiva por Análise de Vibrações – Estudo de Caso 13 submetidos a metas cada vez mais desafiadoras em termos de qualidade dos produtos, custos e produtividade, levando estes equipamentos a uma complexidade maior, implicando em grandes transformações nos sistemas de manutenções e a um novo enfoque sobre a organização da manutenção.

Conforme Pinto e Xavier (2001), nos últimos 20 anos a atividade de manutenção tem passado por mais mudanças do que qualquer outra atividade.

No estágio atual, Tavares (1999), defende a manutenção como um elemento tão importante no desempenho dos equipamentos quanto ao que vinha sendo praticado na operação. Na figura 01, podemos identificar resumidamente a evolução da manutenção.

Figura 01 – Cronologia da Manutenção Fonte: Pinto, Xavier (2001)

2.3 – MANUTENÇÃO CORRETIVA

A manutenção é executada em resposta as falhas operacionais das máquinas. Ou seja espera-se a máquina falhar para depois se intervir com a manutenção, “Falhou, conserta”. E ela é dividida em duas classes:

_Manutenção corretiva programada, quando se prevê a quebra e mesmo assim opta por deixar o equipamento operando, normalmente utilizado em equipamentos de baixo custo. É a correção do desempenho menor que o esperado, ou da falha, por decisão gerencial, isto é pela atuação em função de acompanhamento preditivo ou pela decisão de operar até a quebra, afirma Pinto e Xavier (2001). A decisão da adoção da política de manutenção corretiva planejada pode advir de vários fatores, tais como: negociação de parada dos equipamentos com o setor de produção, garantias ligadas à segurança, melhor planejamento

Inicio da Corretiva

Corretiva e Preventiva

Engenharia Manutenção

Preditiva

Integração da Produção e Manutenção

Advento do

Computador 1ª Guerra

Mundial 2ª Guerra

Mundial

Inicio da Corretiva

Corretiva e Preventiva

Engenharia Manutenção

Preditiva

Integração da Produção e Manutenção

Advento do

Computador 1ª Guerra

Mundial 2ª Guerra

Inicio da Corretiva

Corretiva e Preventiva

Engenharia Manutenção

Preditiva

Integração da Produção e Manutenção

Advento do

Computador 1ª Guerra

Mundial 2ª Guerra

Aplicação da Manutenção Preditiva por Análise de Vibrações – Estudo de Caso 14 dos serviços, garantia de ferramental / peças sobressalentes, busca de recursos humanos com tecnologia externa. A manutenção corretiva planejada possibilita o planejamento dos recursos necessários para a operação, uma vez que a falha é esperada. Os custos de planejamento e prevenção dos reparos são maiores que o de corretiva. Em equipamentos periféricos simples e com falhas bem definidas também se justifica a adoção da política da manutenção corretiva programada. Mesmo que a manutenção corretiva tenha sido a adotada por ser mais vantajosa, não podemos simplesmente nos conformar com a ocorrência de falhas como um evento já esperado e, portanto, natural, afirma Xenus (1998).

_Manutenção corretiva não programada, quando o equipamento quebra de forma aleatória (inesperada), sem possível planejamento ou previsão. É a atuação para correção da falha ou do desempenho menor que o esperado do equipamento, afirma Pinto e Xavier (2001). Caracteriza-se pela ação, sempre após a ocorrência da falha, que é aleatória, e sua adoção leva em conta fatores técnicos e econômicos. Do ponto de vista do custo de manutenção, a manutenção corretiva é mais barata do que prevenir falhas nos equipamentos, porém pode causar grandes perdas por interrupção da produção, afirma Xenos (1998). É comum a adoção da manutenção corretiva para algumas partes menos críticas dos equipamentos, porém é preciso dispor dos recursos necessários – peças de reposição, mão-deobra e ferramental, para agir rapidamente.

Pinto e Xavier (1998) definem a manutenção corretiva como “a atuação para a correção de falha ou do desempenho menor do que o esperado”.

2.4 – MANUTENÇÃO PREVENTIVA

A manutenção preventiva é planejada de acordo com as tendências históricas, experiências ou dados de confiabilidade.

Tipicamente são empregados como base para a manutenção intervalos de operação, tais como: horas, quilômetros, ciclos e não as condições reais da máquina.

É uma ferramenta em que se despendem os esforços para se evitar que um equipamento sofra uma parada imprevista, ocasionando sérios transtornos à produção.

Aplicação da Manutenção Preditiva por Análise de Vibrações – Estudo de Caso 15

Pinto e Xavier (1998) definem a manutenção preventiva como “é a atuação realizada de forma a reduzir ou evitar a falha ou queda no desempenho, obedecendo a um plano previamente elaborado, baseado em intervalos definidos de tempo”.

Normalmente os equipamentos têm sua vida útil determinada por horas de uso e assim se deve aplicar a preventiva, de acordo com seu tempo determinado pelo fornecedor, como exemplo: A troca de correia dentada a cada 50.0 Km, recomendada pelos fabricantes de veículos ; A troca de óleo lubrificantes de motores de automóveis a cada 5.0 ou 10.0 km , também recomendado pelos fabricantes.

(Parte 1 de 4)

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