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Manutenção Preditiva: Caminho para a excelência

Júlio Nascif

1- CONCEITUAÇÃO Manutenção preditiva é a atuação realizada com base na modificação de parâmetro de condição ou desempenho do equipamento, cujo acompanhamento obedece a uma sistemática. A manutenção preditiva pode ser comparada a uma inspeção sistemática para o acompanhamento das condições dos equipamentos. Quando é necessária a intervenção da manutenção no equipamento, estamos realizando uma Manutenção corretiva planejada. É conhecida também como manutenção sob condição ou Manutenção com base no estado do equipamento (Condition Based Maintenance). O termo associado á Manutenção preditiva é o de PREDIZER. Esse é o grande objetivo da Manutenção preditiva: Predizer (ou prevenir) as falhas nos equipamentos ou sistemas através de acompanhamento dos diversos parâmetros, permitindo a operação contínua pelo maior tempo possível. Ou seja, a Manutenção preditiva privilegia a DISPONIBILIDADE á medida que não promove intervenções nos equipamentos em operação. Além disso, a intervenção só é decidida quando os parâmetros acompanhados indicam sua real necessidade, ao contrário da Manutenção Preventiva que pressupõe a retirada do equipamento de operação baseada no tempo de operação.

Quando o grau de degradação se aproxima ou atinge o limite previamente estabelecido, é tomada a decisão de intervenção. Isto permite uma preparação prévia do serviço, além de outras decisões alternativas relacionadas com a produção.

2- ACOMPANHAMENTO PREDITIVO A avaliação do estado do equipamento se dá através de medição, acompanhamento ou monitoração de parâmetros. Esse acompanhamento pode se feito de três formas:

• Acompanhamento ou monitoração subjetiva;

• Acompanhamento ou monitoração objetiva;

• Monitoração contínua



2.1 – MONITORAÇÃO SUBJETIVA

A monitoração subjetiva é aquela exercida pelo pessoal de Manutenção utilizando os sentidos, ou seja, tato, olfato, audição e visão. Quando um mecânico coloca a palma da mão sobre uma caixa de mancal, pode perceber a temperatura e a vibração. Evidentemente quanto mais experiente, mais confiáveis serão os diagnósticos; no entanto esta monitoração não deve ser adotada como base para decisão por ser extremamente subjetiva.

2.2 – MONITORAÇÃO OBJETIVA A monitoração objetiva é o acompanhamento feito através de equipamentos ou instrumentos específicos. É objetiva, pois:

• Fornece um valor de medição do parâmetro que está sendo acompanhado;

• O valor medido independe do operador do instrumento, desde que utilizado o mesmo procedimento.

A monitoração objetiva pode ser classificada em:

• Monitoração contínua

• Monitoração pontual

Em situações onde o tempo de desenvolvimento do defeito é muito curto e/ou em equipamentos de alta responsabilidade, adota-se o monitoramento contínuo. Nos demais equipamentos ou onde o defeito pode ser acompanhado ou ainda onde a falha não impacta a continuidade operacional, adota-se um plano de medições periódicas, sendo a freqüência, função da importância do equipamento ou do histórico do equipamento. 2.3–PRINCIPAIS TÉCNICAS DE MANUTENÇÃO PREDITIVA Em termos práticos, uma técnica de Manutenção preditiva deve atender aos seguintes requisitos:

• Permitir a coleta de dados com o equipamento em funcionamento, ou com o mínimo de interferência possível no processo de produção.

• Permitir a coleta dos dados que possibilitem a análise de tendência. Somente para efeito didático, podemos classificar as técnicas preditivas nas categorias indicadas na

tabela 1 . Algumas técnicas de Ensaios Não Destruivos (END), listadas na tabela, só podem ser aplicados com

o equipamento fora de operação, o que invalidaria a condição de que as técnicas preditivas são aplicáveis com o equipamento em funcionamento. Para melhor visualização considerar que as técnicas listadas nos quadros em laranja são aplicáveis com o equipamento em operação enquanto as contidas nos quadros verdes dependem (em geral) da retirada do equipamento de operação para sua realização. Neste artigo serão abordadas apenas as técnicas preditivas que podem ser aplicadas com os equipamentos em operação.



TABELA 1 Radiações ionizantes Raios X Gamagrafia

Energia Acústica Ultra-som, Emissão Acústica

Energia eletromagnética Partículas magnéticas Correntes parasíticas

Fenômenos de viscosidade (Líquidos penetrantes)

Inspeção visual Endoscopia ou Boroscopia

Análise de Vibrações Nível global, Espectro de vibrações Pulso de choque Detecção de vazamentos

Análise de Óleos lubrificantes ou isolantes Viscosidade, Número de Neutralização Acidez ou Basicidade, Teor de água Insolúveis, Contagem de partículas Metais por Espectrometria por Infravermelho Cromatrografia gasosa, Tensão Interfacial, Rigidez Dielétrica, Ponto de Fulgor

Análise de temperatura – Termometria Termometria convencional Indicadores de temperatura Pirometria de radiação Termografia

Ferrografia Ferrografia quantitativa Ferrografia analítica

Verificações de geometria Metrologia convencional Alinhamento de máquinas rotativas

Ensaios Elétricos Corrente, Tensão, Isolação Perdas Dielétricas, Rigidez Dielétrica, Espectro de corrente ou tensão

Forças Células de carga, Teste de pressão Teste hidrostático, Teste de vácuo, Detecção de trincas

2.3.1 – ÁNALISE DE VIBRAÇÕES O acompanhamento e a análise de vibração tornaram-se um dos mais importantes métodos de predição na indústria tendo a sua maior aplicação em equipamentos rotativos (bombas, turbinas, redutores, ventiladores, compressores). O estágio atual de desenvolvimento dos instrumentos, sistemas de monitoração e softwares especialistas é muito avançado, o que vem permitindo, por exemplo, que outras variáveis, além da vibração, sejam acompanhadas simultaneamente pelos mesmos instrumentos. Alguns dos principais instrumentos para medição e monitoração de vibração estão mostrados a seguir:

• Analisador de vibração São os aparelhos para medição de vibração mais simples existente no mercado. São capazes de medir deslocamento e velocidade de vibração. Alguns modelos possuem filtros que permitem ajustar a medição da característica de vibração para uma determinada freqüência. A figura 1 mostra um analisador de vibração de fabricação nacional.



Figura 1

• Coletor/analisador de dados

São instrumentos que oferecem uma variedade muito grande de recursos incluindo interface com softwares especialistas. Além de medir variáveis relacionadas á vibração, aceitam diversos outros parâmetros como temperatura, corrente elétrica e variáveis de processo. Estes instrumentos são a base de trabalho de um programa de monitoramento de máquinas rotativas em indústrias cuja quantidade de equipamentos justifique sua aquisição. São capazes de fornecer as seguintes informações: espectro de vibração, espectro de corrente (motores elétricos), forma de onda, nível global de vibração e temperatura, dentre outros.

Figura 2

• Monitoramento On-Line

Quando se deseja um acompanhamento contínuo do equipamento em função de sua criticidade para o processo ou alto custo, adota-se monitoramento on-line. Esse tipo de monitoramento é feito através de probes (sensores) instalados nos mancais, cujos sinais são levados até painéis de



controles instalados no campo, ao lado das máquinas, na casa de controle ou locais remotos. Até alguns anos atrás, este tipo de instalação era restrito a máquinas de grande porte (grupos geradores, compressores centrífugos e axiais de grande porte). Atualmente, com o desenvolvimento da micro – eletrônica e de sensores, o preço vem sofrendo queda significativa e já é muito comum o monitoramento contínuo em máquinas de médio porte ou em equipamentos de uso geral.

Figura 3 – Sistemas de monitoramento BNC para mpaquinas críticas, máquinas essenciais e máquinas de importância média.

Figura 4 – Módulo BNC série 3500 vibração no eixo, on line.

2.3.2 – TEMPERATURA A temperatura é um dos parâmetros de mais fácil compreensão e o acompanhamento de sua variação permite constatar alteração na condição dos equipamentos, componentes e do próprio processo produtivo. A seguir estão listados alguns exemplos clássicos, onde a monitoração da temperatura é primordial.

• Temperatura de mancais de máquinas rotativas;

• Temperatura da superfície de equipamentos estacionários;

• Temperatura de barramentos e ligações (conexões) elétricas

A medição de temperatura pode ser feita por uma série de instrumentos, alguns dos quais estão listados a seguir:

• Termômetro de contato;

• Pirômetro de radiação ou Pirômetro ótico;

• Radiômetro;

• Termógrafos ou termovisores

Uma das técnicas preditivas que proporciona maior retorno e evita a ocorrência de acidentes ou paradas de produção é a termografia em instalações elétricas. O mau contato, a partir do qual se desencadeia a falha, pode ser detectado e corrigido pela utilização de radiômetros ou de termovisores.



Por sua relevância para a Manutenção, tanto em indústrias como em instalações prediais, é altamente recomendável a existência de um programa de acompanhamento das instalações elétricas. Termômetro infravermelho São instrumentos que coletam a radiação infravermelha através de um sistema ótico fixo e a direciona para um detector que pode ser do tipo termopilha, pirelétrico ou fotodetector. São instrumentos portáteis, de custo baixo que, fornecidos a um eletricista que conhece a planta, guiado por um programa de inspeções periódicas, fornece excelentes resultados.

Figura 5

Termografia A Termografia é uma das técnicas preditivas que mais tem se desenvolvido no últimos 30 anos. Atualmente os termovisores estão cada vez menores e mais precisos. oferecendo recursos importantes para o acompanhamento e controle de tendência. Algumas das principais aplicações da termografia em instalações industriais são:

• Área elétrica onde existe necessidade de acompanhamento de componentes defeituoso ou mau contato;

• Usinas siderúrgicas – verificação do revestimento de altos fornos, dutos de gás, regeneradores e carros torpedos;

• Fábricas de cimento – fornos rotativos para pesquisa de queda de refratários;

• Área de petróleo e petroquímica – vazamentos em válvulas de segurança, problemas com refratários em fornos, caldeiras e unidades de craqueamento catalítico.

Figura 6 – Termógrafo Figura 7 – Foto e termografia



2.3.3 – DETECÇÃO DE VAZAMENTOS Os vazamentos se constituem um dos maiores problemas nas indústrias, instalações prediais, transportes, enfim qualquer área da atividade humana. A detecção e correção de vazamentos são importantes tanto no aspecto de segurança como nos aspectos de custos, conservação de energia e preservação do meio ambiente. Existem vários métodos para se fazer a detecção de vazamentos. Os mais conhecidos são os detectores de gás, os instrumentos eletrônicos que provocam alarme ou acendem lâmpada na presença de gás e os instrumentos ultra-sônicos para detectar ruídos em alta freqüência.

2.3.4 – ANÁLISE DE ÓLEO Segundo Baroni, existem duas formas de encararmos as informações obtidas a partir de uma análise de óleo:

• Condições do lubrificante – determinação das propriedades físico químicas do lubrificante para garantir uma boa lubrificação;

• Condições da máquina – análise de substâncias estranhas ao lubrificante (gases ou partículas em suspensão no lubrificante).

Para avalias as condições do lubrificante estão disponíveis diversos testes:

• Viscosidade;

• Índice de Neutralização – Acidez (TAN) e Basicidade (TBN);

• Teor de água;

• Insolúveis;

• Espectrometria (presença de metais);

• Rigidez Dielétrica;

• Ponto de Fulgor

2.3.5 – FERROGRAFIA Ferrografia consiste na determinação da severidade, modos e tipos de desgaste em máquinas por meio da identificação da morfologia, acabamento superficial, coloração, natureza e tamanho das partículas encontradas em amostras de óleos ou graxas lubrificantes de qualquer viscosidade, consistência e opacidade(Baroni). Atualmente a ferrografia é capaz de identificar metais não-ferrosos (bronze, alumímio, cromo etc.), contaminantes sólidos de todo tipo (areia, fibras orgânicas e inorgânicas, sais etc) e ainda produtos de degradação do lubrificante (borra, gel, lacas, vernizes etc)

3- CUSTOS A primeira e principal comparação de custos deve ser feita entre os vários tipos de manutenção. A Manutenção Corretiva Não Planejada é, pelo menos, o dobro do custo de manutenção Preditiva + Corretiva Planejada.

TIPO DE MANUTENÇÃO CUSTO US$/HP/ANO

RELAÇÃO

Corretiva Não Planejada 17 a 18 2,0

Preventiva 11 a 13 1,5

Preditiva + Corretiva Planejada 7 a 9 1,0



Outro aspecto importante, relacionado aos custos, está no modo de executar o programa de Manutenção Preditiva: se com recursos próprios ou contratando os serviços de firmas especializadas. De modo a permitir uma análise mais detalhada, incluímos os valores de mercado para equipamentos, softwares e prestação de serviços.

CUSTO DE EQUIPAMENTOS / INSTRUMENTOS DE MANUTENÇÃO PREDITIVA

Equipamento / Instrumento US$ Coletor de dados 4.000 a 25.000

Software de gerenciamento (vibrações) 15.000 a 20.000

Equipamento de alinhamento a laser 5.000 a 8.000

Termovisor ( Câmera e Software) 12.000 a 70.000

Medidores de espessura 1.000 a 10.000

Radiômetros 100 a 300

Medidores ultra-som 2.000 a 50.000

Boroscópios 2.000 a 60.000

Instrumentos p/ óleos lubrificantes 2.000 a 250.000

Instrumentos de ferrografia (completos) 70.000

* Valores Médios válidos para o ano de 2002

VALORES PRATICADOS NA PRESTAÇÃO DE SERVIÇOS DE MANUTENÇÃO PREDITIVA*

Serviço US$

Termografia 180,00 a 500,00 / dia (1 dia = 3 sbes

Análise de vibração 4,80 / ponto ( até 250 pontos nas 3 direções) 4,00 / ponto (mais do que 250 pontos) 6,4 / ponto (para compressores)

Ensaio ferrográfico completo (quantitativa e analítica) 80,00

Ensaio físico químico para óleo isolante 20,00

Ensaio físico químico convencional para lubrificantes 20,00

Cromatrografia gasosa para óleo isolante 15,00

4- CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES Para garantir a disponibilidade dos equipamentos e instalações com confiabilidade é fundamental que a Manutenção atue:

• Privilegiando a adoção da Manutenção Preditiva em detrimento da Manutenção Preventiva, sempre que possível

• Adotando a Engenharia de Manutenção como uma maneira de analisar e promover as melhorias necessárias na planta.

Além de estarmos baixando os custos envolvidos, como mostrado no item 3, estaremos privilegiando a DISPONIBILIDADE dos equipamentos e instalações. Ainda existe um “gap” muito grande entre o que deveria ser feito e o que se pratica em Manutenção. No Brasil ainda se trabalha com muita Manutenção Corretiva Não Planejada e com Manutenção Preventiva em excesso. Entre 1992 e 2003, o nível de atuação, segundo o Documento Nacional da Abraman, ficou, em média, nos seguintes valores percentuais:



Tipo de Manutenção %

Manutenção Corretiva 28

Manutenção Preventiva 36

Manutenção Preditiva 19

Engenharia de Manutenção 17

Temos que promover uma mudança de modo que o nível de atuação, através da aplicação de Manutenção Preditiva, seja aumentado mais rapidamente. É necessário reduzir fortemente a Manutenção Preventiva e aumentar a participação da Manutenção Preditiva como forma de obtermos melhores resultados para nossas empresas e nosso país. A Manutenção Preditiva é a 1º. Quebra de paradigma na Manutenção e através dela estaremos no caminho para a excelência. (artigo revisado em 02 03 2009)

Referências bibliográficas

1- Kardec, Alan, Julio – Manutenção Função Estratégica, Editora Quality – mark, 2º Edição, Rio de Janeiro,2001

2- Kardec, Alan ; Nascif; Baroni, Tarcisio – Gestão Estratégica e Técnicas Preditivas – Editora Quality Mark, Rio de Janeiro,2002 – Coleção Manutenção – Abraman

3- Veratti, Atílio Bruno – Temografia – Princípios, Aplicação e Qualidade – Icon Tecnologia,1992 4- Abraman – Associação Brasileira de Manutenção – Documentos Nacionais – A Situação da

Manutenção no Brasil.

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