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As vibrações que não são devidamente tratadas podem aumentar os níveis de desgaste, como exemplo, limitar a vida útil de um rolamento de motor, além de avariar ...
Tipologia: Esquemas
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Não perca as partes importantes!
Trabalho de Conclusão de Curso de Curso apresentado como requisito parcial à obtenção do título de Tecnólogo em Automação Industrial, do DAELE Departamento Acadêmico de Eletrônica, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – Campus Ponta Grossa.
Orientador: Prof. Dr. Flávio Trojan.
Grato a Deus pelo dom da vida, pelo seu infinito amor, sem Ele nada sou, me auxiliou tornar possível mais uma conquista em minha vida. Agradeço a minha mãe, meu maior exemplo. Obrigado por cada incentivo e orientação, pelas orações em meu favor, pela preocupação para que estivesse sempre andando pelo caminho correto, por todo seu esforço e dedicação. Ao professor Flávio Trojan, com muita paciência e atenção, dedicou tempo para nos orientar em cada passo deste trabalho. A todos meus amigos porque mesmo quando distantes, estavam presentes em minha vida. Obrigado a todos que, mesmo não estando citados aqui, tanto contribuíram para a conclusão desta etapa e para o Rafael que sou hoje. “Que todo o meu ser louve ao Senhor, e que eu não esqueça nenhuma das suas bênçãos!” Salmos 103:2. (Rafael Marçal)
Agradeço em primeiro lugar a Deus que iluminou o meu caminho durante esta caminhada. Agradeço também a minha esposa Silvana de Luna, que de forma especial e carinhosa me deu força e coragem, me apoiando nos momentos de dificuldades. Agradeço meus familiares que sempre acreditaram muito no meu trabalho e me ajudaram no que foi preciso. A todos os meus professores que, fizeram com que eu continuasse e chegasse até onde cheguei. Agradeço a todos os meus amigos e colegas de trabalho que de alguma maneira ajudaram para esta realização. (Ronaldo Lisboa)
MARÇAL,Rafael A., SANTOS, Ronaldo L.. Medição, Análise e Controle de Vibração em máquinas industriais: Estudo de caso em uma empresa de grande porte do setor madeireiro. 2013. 64 folhas. Trabalho de Conclusão de Curso de Tecnologia em Automação Industrial - Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Ponta Grossa, 2013.
A terceirização tem sido uma tendência para algumas indústrias e pode auxiliar também na gestão e aplicação de manutenção especializada. Algumas dessas empresas que decidem investir em manutenção preditiva, o fazem de forma a contratar empresas especializadas no desenvolvimento das técnicas de manutenção preditiva, preocupando-se apenas com a gestão. As vibrações que não são devidamente tratadas podem aumentar os níveis de desgaste, como exemplo, limitar a vida útil de um rolamento de motor, além de avariar qualquer equipamento fabril. O presente trabalho procura abordar os problemas relacionados às vibrações em equipamentos industriais, através do estudo e da aplicação de técnicas de análise preditiva, utilizando os modernos equipamentos e softwares de monitoramento das variáveis físicas envolvidas neste escopo. O projeto visa exemplificar os métodos usados por uma empresa de grande porte do setor madeireiro, para serem usados como modelo para empresas que apresentam deficiências em aplicar esses métodos. Em princípio acreditava-se que os métodos usados pela empresa em foco no estudo de caso, poderiam ser utilizados por toda e qualquer empresa, independente do seu tamanho, mas concluiu-se que a aplicação em empresas de pequeno porte deve ser realizada com adequações, devido ao alto custo de investimento inicial.
Palavras-chave: Manutenção Preditiva. Análise de vibração. Investimento em manutenção.
Tabela 1 - Custo Médio de Equipamentos de Analise de Vibração......................... 644
A manutenção preditiva é aquela que indica as condições reais de operação dos equipamentos baseados em elementos que informam seu desgaste ou processo de degradação. Trata-se do tipo de manutenção que expressa o tempo de vida útil dos componentes das máquinas e equipamentos e as condições para que esse tempo de vida seja bem aproveitado. Uma vez que a manutenção preditiva se realiza, e que se perceba uma tendência, dentre os vários métodos utilizados em uma empresa para implantação da manutenção preditiva, destacam-se a medição, análise e controle de vibrações mecânicas, que se trata de um fenômeno físico, caracterizado por movimento mecânico de alta frequência e baixa amplitude de deslocamento, que leva a geração de ruído e desgaste prematuro de componentes das máquinas industriais. O maquinário fabril é composto de equipamentos como eixos que giram a altas rotações e induzem movimento vibratório a todo o sistema. Devido às consequências das vibrações mecânicas nos equipamentos ao longo do tempo, houve um considerável aumento no volume de recursos para aprimoramento na utilização das máquinas em prol da produção, de maneira a reduzir os efeitos desagradáveis da vibração mecânica. Durante a fase de projeto procura-se prever pontos suscetíveis a causar falhas prematuras em equipamentos, onde através da análise de vibração seja possível eliminar as fontes de vibração, através da utilização de componentes como os isoladores de vibração. Esses componentes são constituídos de materiais elastométricos, com propriedades de amortecimento e rigidez adequadas para as aplicações relacionadas ao controle e análise de vibração. De maneira geral, os resultados econômicos obtidos em curto prazo, através da monitoração da condição baseada na análise de vibração são percebidos na redução de intervenções de manutenção em até 70%, depois de reduzido período de monitoração e pela possibilidade de planejamento de intervenções com conhecimento prévio da época e causa das falhas. (NEPOMUCENO; LAURO XAVIER 1989). O presente trabalho procura trazer uma possível solução para problemas como defeitos de desbalanceamento de massa e desalinhamento de eixos que, podem ser identificados através da Análise Espectral e falhas em rolamentos que,
1.1.1 Delimitação do tema
A empresa modelo foi escolhida devido ao seu exemplar programa de análise de vibração, contando com equipamentos confiáveis para medição OFF- LINE , além de um moderno sistema de monitoramento ON-LINE , que realiza a medição e coleta de dados, analisa-os e controla, gerando alarmes nos sistemas de supervisórios e intertravamento de condições do processo. O projeto visa exemplificar os métodos usados pela empresa para serem usados como base para empresas com deficiência neste processo.
Os problemas ocasionados pela vibração mecânica muitas vezes são cruciais para a eficaz operação dos equipamentos fabris. As vibrações que não são devidamente tratadas podem aumentar os níveis de desgaste, como exemplo, limitar a vida útil de um rolamento, além de avariar o equipamento fabril. A vibração dos equipamentos pode também causar ruídos, provocar problemas de segurança e levar à degradação das condições de trabalho numa fábrica. Em alguns casos pode elevar o consumo de energia elétrica, devido a sobrecarga nos equipamentos e comprometer a qualidade do produto fabricado. Em casos mais críticos, a vibração pode levar o equipamento à quebra, sendo necessária intervenção corretiva o que, muitas vezes vem acompanhado de paradas de produção ou redução do ritmo operacional.
A vibração das máquinas industriais, uma vez controlada apresenta determinados aspectos positivos, pois, se forem devidamente medidas, corretamente definidos os alarmes, os tipos de acelerômetros, periodicidades, pontos de medição, filtros para demodulação, tempo de captura dos sinais, interpretação dos espectros em função da frequência e em função do tempo (coletando dados de processo periodicamente, monitorando as variações com a utilização de equipamentos adequados, utilizando rotas de inspeção pré-
estabelecidas além dos sistemas de monitoramento on-line ) analisando os dados e controlando o excesso de vibração, esta sistemática pode ser utilizada como um bom indicador das condições do equipamento, contando ainda com o auxílio dos softwares disponíveis no mercado para melhorar o controle, operações e manutenções das plantas industriais.
1.4.1 Objetivo Geral
O objetivo geral da presente pesquisa foi estudar em uma empresa de grande porte, as contribuições sobre a tecnologia de analisadores e coletores de dados de vibração, para aplicação em empresas que possuam deficiências operacionais em relação ao controle de vibrações.
1.4.2 Objetivos Específicos
Sendo os equipamentos utilizados para análise de vibração: o coletor analisador de dados Vibxpert II da Pruftechnik , que possui dois canais de medição para diagnósticos complexos, alta capacidade de armazenamento de dados (2GB), ideal para uso em áreas industriais (grau de proteção IP65), onde os valores globais coletados são vibração em aceleração, velocidade e deslocamento e utilizando o
manutenção preditiva aplicada, o que implica em maiores números de NSDT ( Non- Schedule Dowtime) , o que afeta diretamente a produção.
O acompanhamento por análise de vibração tem como alvo principal:
Os métodos seguidos para execução da pesquisa dividiram-se em duas partes: a primeira se constituiu de uma pesquisa bibliográfica e a segunda em levantamento de dados. Em seguida, com dados e informações obtidos foram levantados os respectivos pontos para o sucesso de um programa de manutenção preditiva baseado na análise de vibração, com ênfase nos equipamentos de coleta de dados e softwares analisadores.
Este capítulo desenvolve os principais conceitos abordados para o desenvolvimento do trabalho. Apresenta o encadeamento das idéias que servirão de base para a construção do conhecimento no trabalho.
2.1.1 Conceito de Manutenção
A manutenção é extremamente importante para uma organização, visto que um sistema e uma equipe de manutenção bem adaptados, programados e preparados permitem um melhor desempenho da estrutura como um todo.
A manutenção é vista como um setor de suporte à produção e interconectada diretamente a todas as áreas. Deverá fazer parte do contexto de gestão empresarial, trata-se de uma área fundamental e primordial para as empresas e desta forma definir um sistema de gestão é sinônimo de sucesso. (NEPOMUCENO; LAURO XAVIER 1989). Segundo Mirshawka (1993), os objetivos próprios de uma gerência de manutenção moderna são: maximizar a produção com menor custo e a mais alta qualidade sem infringir normas de segurança e sem causar danos ao meio ambiente, ou seja, garantir a disponibilidade da função dos equipamentos e instalações de modo a atender um processo de produção e serviço, com confiabilidade, segurança, preservação do meio ambiente e custo adequado.
2.1.2 Tipos de Manutenção
Manutenção Corretiva: é a atuação para a correção da falha ou do desempenho menor que o esperado. A manutenção corretiva pode ser dividida em 2 classes. A manutenção Corretiva não planejada (operar até quebrar) é a correção de falha de maneira aleatória, ou seja, é a correção da falha ou do desempenho menor do que o esperado após a ocorrência do feito. Este tipo de manutenção implica em altos custos, pois a quebra inesperada acarreta perdas na produção. (RAO, 2008) Já a Corretiva planejada é a correção do desempenho menor do que o esperado ou da falha em função do acompanhamento preditivo ou da decisão de o equipamento operar até a quebra. Mesmo que a decisão gerencial seja deixar o equipamento funcionar até a quebra, essa é uma decisão conhecida e algum planejamento pode ser feito se a falha ocorrer.
Métodos de Execução
Determinar, antecipadamente, a necessidade de serviços de manutenção numa peça específica de uma máquina ou equipamento; Eliminar desmontagens desnecessárias para inspeção; Aumentar o tempo de disponibilidade dos equipamentos; Impedir o aumento dos danos; Reduzir o trabalho de emergência não planejado; Aproveitar a vida útil total dos componentes e de um equipamento; Aumentar o grau de confiança no desempenho de um equipamento ou linha de produção; Determinar previamente as interrupções de fabricação para cuidar dos equipamentos que precisam de manutenção. Por meio desses objetivos, pode-se deduzir que eles estão direcionados a uma finalidade maior e importante: redução de custos de manutenção e aumento da produtividade. Para ser executada, a manutenção preditiva exige a utilização de aparelhos adequados, capazes de registrar vários fenômenos vibrações das máquinas; pressão; temperatura; desempenho; e aceleração (NEPOMUCENO; LAURO XAVIER 1989). Com base no conhecimento e análise dos fenômenos, torna-se possível indicar, com antecedência, eventuais defeitos ou falhas nas máquinas e equipamentos. A manutenção preditiva, após a análise dos fenômenos, adota dois procedimentos para remeter os problemas detectados: estabelece um diagnóstico e efetua uma análise de tendências. No diagnóstico, detectada a irregularidade, o responsável terá o encargo de estabelecer, na medida do possível, um diagnóstico referente à origem e à gravidade do defeito constatado. Este diagnóstico deve ser feito antes de se programar o reparo. (NEPOMUCENO; LAURO XAVIER 1989). Já a análise da tendência da falha consiste em prever com antecedência a avaria ou a quebra, por meio de aparelhos que exercem vigilância constante predizendo a necessidade do reparo. Geralmente, adotam-se vários métodos de investigação para poder intervir nas máquinas e equipamentos. Entre os vários métodos destacam-se os seguintes: estudo das vibrações; análise dos óleos; análise do estado das superfícies e análises estruturais de peças (NEPOMUCENO; LAURO XAVIER 1989).
O princípio de análise de vibrações está baseado na idéia de que as estruturas das máquinas, excitadas pelos esforços dinâmicos, dão sinais vibratórios cuja frequência é idêntica àquelas dos esforços que os tenham provocado; e a medida global tomada em algum ponto é a soma das respostas vibratórias da estrutura aos diferentes esforços excitadores. (WANG; WILLIANG, 1995). Segundo Mirshawka (1981) pode-se, pois, graças a captores colocados em pontos particulares, registrar as vibrações transmitidas pela estrutura à máquina, e graças, ainda, à sua análise, identificar a origem dos esforços aos quais ela está submetida. Dessa forma, assim que se obtém a "assinatura" vibratória da máquina quando ela era nova ou em bom estado de funcionamento, poder-se -á, por comparação, apreciar a evolução de seu estado e identificar o aparecimento de esforços dinâmicos novos, consecutivos a uma degradação em processo de desenvolvimento (BALACHANDRAN, 2011). Todas as máquinas em funcionamento produzem vibrações que, aos poucos, levam-nas a um processo de deteriorização. Isso é caracterizado por uma modificação da distribuição de energia vibratória pelo conjunto dos elementos que constituem a máquina. Observando a evolução do nível de vibrações, é possível obter informações sobre o estado da máquina. O princípio de análise das vibrações baseia-se na ideia de que as estruturas das máquinas alteradas pelos esforços dinâmicos (ação de forças) dão sinais vibratórios, cuja frequência é igual à frequência dos agentes excitadores. Se captadores de vibrações forem colocados em pontos definidos da máquina, eles captarão as vibrações recebidas por toda a estrutura. O registro das vibrações e sua análise permitem identificar a origem dos esforços presentes em uma máquina operando. Por meio da medição e análise das vibrações de uma máquina em serviço normal de produção detecta-se, com antecipação, a presença de falhas que devem ser corrigidas: rolamentos deteriorados, engrenagens defeituosas, acoplamentos desalinhados, rotores desbalanceados, vínculos desajustados, eixos deformados, lubrificação deficiente, folga excessiva em buchas, falta de rigidez, problemas aerodinâmicos, problemas hidráulicos e cavitação. O aparelho empregado para a análise de vibrações é conhecido como analisador de vibrações. No mercado há vários modelos de analisadores de vibrações, dos mais simples aos mais complexos; dos portáteis que podem ser transportados manualmente de um lado para outro, até aqueles que são
