aplicaÇÃo de tÉcnicas de manutenÇÃo preditiva para
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(1) Araujo Abreu – Gerente de Manutenção (2) Araujo Abreu – Analista de Sistemas (3) Araujo Abreu – Engenheiro Eletricista (4) Araujo Abreu – Coordenador de Planejamento
APLICAÇÃO DE TÉCNICAS DE MANUTENÇÃO PREDITIVA PARA
MAXIMIZAÇÃO DE OEE E CONFIABILIDADE EM ATIVOS DE DUAS
CENTRAIS DE ÁGUA GELADA DE UM PARQUE INDUSTRIAL
Guilherme Pires Vieira (1)
Adriano Cardoso Rocha (2)
Edson de Jesus Filho (3)
Maurício Figueiredo Salerno (4)
RESUMO
Este trabalho tem por finalidade, demostrar a importância da atividade
Manutenção em máquinas e equipamentos em uma planta industrial através da
aplicação de técnicas adequadas para maximização de disponibilidade com
garantia de confiabilidade operacional.
As técnicas de Manutenção realizadas para o alcance dos resultados estão
fundamentadas no conceito de Manutenção Preditiva, sendo, para este trabalho,
Análise Termográfica, Análise de Vibração e Monitoramento de Parâmetros
Operacionais.
Os Ativos contemplados para a aplicação das técnicas citadas no parágrafo
acima pertencem a duas centrais de água gelada de um parque industrial.
Sendo, a justificativa para escolha destes ativos, pautadas em sua classificação
de criticidade e seu alto custo e tempo de Manutenção não planejada.
Como demonstração prática do tema aqui proposto, são apresentadas
intervenções preditivas que possibilitaram diagnosticar tendências operacionais
de equipamentos, permitindo planejamento adequado de intervenções com
mínimo impacto para o processo produtivo.
Como resultado deste trabalho, espera-se demostrar, como a Manutenção
Preditiva pode agregar valor durante a vida útil de um ativo, maximizando sua
disponibilidade e confiabilidade, reduzindo custos e perdas de produtividade com
paradas planejada desnecessárias ou não planejadas.
1. INTRODUÇÃO
Em um mercado cada vez mais competitivo, ganhos de produtividade são cada
vez mais importantes para a lucratividade das empresas. Consequentemente,
cada vez mais, empresas vem buscando níveis de excelência através de
produções enxutas, processos bem definidos e otimização de recursos
produtivos.
Máquinas e equipamentos são ativos que toda empresa precisa para produzir,
armazenar e distribuir bens que geram lucro para suas operações. Sendo assim,
pode-se afirmar que, ações direcionadas para maximização de disponibilidade e
garantia de confiabilidade, são importantes em um processo produtivo.
Segundo Tavares (1996), 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.
Adicionalmente, a Engenharia de Manutenção é o órgão que assessora todas as
gerências de uma cadeia produtiva. Por meio dela, são feitas as avaliações
necessárias para um processo cada vez mais confiável e lucrativo.
Com base nas afirmações acima, o objetivo deste trabalho é propor um debate
sobre as vantagens de uma transição de técnicas de Manutenção Preventiva,
baseada no tempo, para técnicas de Manutenção Preditiva, baseada em
sintomas, em ativos com criticidade alta em uma cadeia produtiva..
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRIA
A composição deste trabalho, abrange três conceitos que devem ser aplicados
concomitantemente, para que um resultado de excelência seja alcançado. São
eles, Manutenção Preditiva, Confiabilidade e Overall Equipment Effectiveness
(OEE). Na sequência, será descrito cada um destes conceitos e suas aplicações.
2.1 MANUTENÇÃO PREDITIVA
A Manutenção Preditiva é uma técnica que se baseia em acompanhar o
“comportamento” operacional de um equipamento durante sua produção.
Durante operação, é natural que um equipamento apresente algum tipo de
aquecimento, vibração ou ruído. Sendo, a tradução destes indicadores, a base
para definir a continuidade operacional ou a necessidade de se planejar uma
intervenção.
Caso uma intervenção seja necessária, estas medições permitem maior
assertividade de planejamento e de atividades a serem realizadas, tendo como
benefício, menor tempo de equipamento parado.
Outro ponto positivo desta técnica é a possibilidade de uma contra verificação,
para garantia de efetividade, após a realização de uma intervenção.
Segundo Pinto e Xavier (2001), é a que oferece melhores resultados, pois
intervém o mínimo possível na planta, reduz as paradas inesperadas de
produção e não precisa parar a produção para realizar as medições.
No tocante a este conceito, as técnicas abordadas neste trabalho serão, Analise
Termográfica, Análise de Vibração e Monitoramento de Parâmetros.
2.1.1 Análise Termográfica
Técnica que através de radiação infravermelha emitida por um corpo, possibilita
converte-la em temperatura, permitindo a medição de temperatura operacional
de um componente, equipamento ou processo.
Utiliza o princípio da comparação entre as intensidades de radiação provenientes
do objeto observado e das indicadas na escala de referência de temperatura.
Figura I – Escala de Iron
Fonte: Autores (2019)
2.1.2 Análise de Vibração
Técnica que realiza leitura da frequência de vibração, a partir da variação das
forças dinâmicas, geradas pelos componentes móveis de um equipamento e a
compara com sua assinatura espectral padrão.
Cabe aqui destacar, que cada máquina possui uma assinatura espectral original
e cada um de seus componentes possui sua frequência de vibração que pode
ser isolada e analisada separadamente.
A amplitude de cada componente de vibração distinto, deverá permanecer
constante ao longo do tempo, caso não ocorram alterações na dinâmica
operacional da máquina ou mudança na integridade dos componentes.
Figura II - Exemplo de uma assinatura espectral
Fonte: Autores (2019)
2.1.1 Monitoramento de Parâmetros
Pode se dizer que esta é uma das atividades mais importantes na aplicação de
um plano de Manutenção Preditiva, pois se trata de uma atividade de
monitoramento contínuo, onde os dados podem ser comparados ao longo do
tempo.
Outro ponto positivo desta técnica é a possibilidade de um operador de produção
desempenha-la através de leituras de telas de operação e instrumentação
instaladas nas máquinas. Desta maneira, há uma otimização de alocação de
mão de obra e agilidade na detecção de algum desvio referente ao processo.
Figura III - Tela de parâmetros operacionais de um chiller
Fonte: Autores (2019)
2.2 CONFIABILIDADE
Confiabilidade, pode ser interpretada como a probabilidade de uma máquina
produzir um bem ou serviço, em um período de tempo determinado, com
condições estabelecidas, sem apresentar qualquer perda de capacidade ou
desempenho.
A confiabilidade na gestão de manutenção, conforme norma NBR-5462, é
compreendida como a porcentagem ou probabilidade de funcionamento
adequado, dentro de determinado período de tempo, de máquinas, sistemas
e/ou itens inseridos na cadeia produtiva.
Segundo Lafraia (apud ARCURI FILHO, 2005) pode ser definida como o nível de
“confiança” que um determinado componente, equipamento ou sistema
desempenhe a função básica para o qual foi projetado e instalado, durante um
período de tempo pré-estabelecido e sob condições padronizadas.
Por sua vez, Seixas (2009a), define a confiabilidade de um equipamento, como,
a probabilidade que um equipamento opere com sucesso por um período de
tempo especificado e sob condições operacionais também especificadas.
2.2 OEE (OVERALL EQUIPMENT EFFECTIVENESS)
Por fim, o terceiro conceito relevante a este trabalho é o OEE (Overall Equipment
Effectiveness). Está metodologia de análise incorpora três dos indicadores mais
utilizados em um processo produtivo: disponibilidade, qualidade e performance.
De acordo com Santos e Santos (apud SANTOS, 2013), OEE é uma ferramenta
indicativa do TPM (Total Productive Maintenance) que além de ser um apontador
de desempenho dos equipamentos, tem aplicação para quatro finalidades
adicionais: Planejamento da capacidade, controle do processo, melhoria do
processo, cálculo dos custos das perdas de produção. Adicionalmente, Hansen
(apud SANTOS, 2013), define OEE como uma poderosa ferramenta de controle
dos indicadores de produção utilizada para obtenção do aumento dos lucros.
3. METODOLOGIA
Inicialmente, serão abordados exemplos de atividades de Manutenção
Preventiva. Sendo, o foco, demostrar atividades que demandaram intervenções
em componentes de equipamentos apenas com base no tempo decorrido da
última atividade.
Ainda, no contexto de Manutenção Preventiva, também será demostrado, um
caso de um equipamento que, mesmo com seu plano de Manutenção em dia,
apresentou uma falha em um componente, demandando assim, uma parada não
planejada com impacto em sua disponibilide operacional.
Em seguida, a mesma abordagem será feita no tocante a intervenções pautadas
nas técnicas de Manutenção Preditiva apresentadas no item 2.1 deste trabalho.
Nestes exemplos, será dado destaque a assertividade dos diagnósticos,
cabendo ainda destacar a assertividade quanto a definiçao de manter um
equipamento em produção, sem impacto para sua disponibilidade, de maneira
confiável ou sobre sua necessidade de parada.
Por fim, espera-se obter dados que permitam uma comparação efetiva entre a
Manutenção Preventiva e a Manutenção Preditiva, permitindo assim, enriquecer
um debate sobre as vantagens da aplicação da Manutenção Preditiva em
equipamento com classificação alta quanto a sua criticidade.
4. ESTUDO DE CASO
4.1 DESCRIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS
Conforme informado no resumo deste artigo, os ativos contemplados neste
trabalhado, pertencem a duas centrais de água gelada. Mais especificamente,
os equipamentos abrangidos serão: 6 chillers, 8 torres de arrefecimento e 20
bombas, sendo 6 primárias, 6 secundárias e 8 de condensação.
4.2 MANUTENÇÃO PREVENTIVA
No cenário atual, os equipamentos abrangidos neste trabalho, são manutenidos
através de um plano de Manutenção Preventiva, com periodicidades de
intervenções mensal, trimestral, semestral e anual.
Neste caso, serão abordadas atividades que demandam a necessidade de
desligamento do equipamento com intervenções em algum de seus
componentes. Como exemplo, pode-se citar, desligamento de chave geral,
inspeção e reaperto de conexões elétricas e mecânicas, inspeção de
acoplamento, inspeção de mancal, inspeção de amortecedores, limpeza de
condensador, lubrificação.
Cabe aqui destacar, que estas intervenções são executadas em intervalos de
tempo preestabelecidos, portanto, os componentes são manipulados ou
substituídos independente da sua condição.
Embora o conceito de Manutenção Preventiva esteja fortemente ligado a
prevenção de falhas em componentes e equipamentos, ainda assim, não é
possível garantir com máxima confiabilidade que uma inspeção visual, um
reaperto ou lubrificação por exemplo irão garantir o próximo período de operação
da máquina.
A seguir, são apresentados algumas aplicações práticas de Manutenção
Preventiva e algumas observações que reforçam o exposto acima.
Neste primeiro exemplo, pode se observar, no tocante a intervenções baseada
no tempo, o reaperto de terminais elétricos realizados durante uma rotina de
Manutenção semestral em um chiller.
Figura III e IV – Reaperto em terminais elétricos de disjuntor geral de um chiller
Fonte: Autores (2019)
Cabe aqui destacar que esta intervenção, se não executada corretamente, pode
se tornar uma fonte geradora de problemas. Neste cenário, o ideal seria que a
decisão de reapertar os terminais, tivesse como base a realização de uma
inspeção termográfica, assim, a intervenção seria realizada apenas onde
necessário.
Em mais um exemplo, é apresentado uma Manutenção anual de um conjunto
motor-bomba de 100cv, onde o equipamento é desmontado e componentes são
substituídos, reapertados, limpos e lubrificados.
Figura V, VI, VII e VIII – Manutenção Preventiva anual em um conjunto motor-bomba de 100cv
Fonte: Autores (2019)
Aqui, pode-se constatar que o equipamento ficou indisponível durante toda a
intervenção. Adicionalmente, pode-se afirmar que a decisão para a substituição
de alguns componentes foi baseada apenas em uma periodicidade que não
considera horas de operação e comportamento do equipamento.
Neste caso, a realização de um acompanhamento de operação deste
equipamento através de uma análise de vibração, permitiria que o equipamento
permanecesse disponível para operar por mais tempo, de maneira confiável.
Por fim, um último exemplo de limpeza de condensadora de chiller, seguindo
uma periodicidade semestral, onde independente dos parâmetros apresentados
pela máquina, são dispendidos recursos para esta realização.
Figura IX, X e XI – Limpeza de condensador de um chiller
Fonte: Autores (2019)
Na sequência, corroborando com o exposto acima quando ao questionamento
sobre a garantia de confiabilidade de intervenções baseada em tempo, é
apresentado uma intervenção não planejada em uma torre de arrefecimento
motivada pela identificação de um ruído anormal durante operação. Neste caso,
possivelmente, se o equipamento tivesse sido submetido a uma análise de
vibração, seria identificado uma tendência de desvio das condições normais de
operação e a intervenção poderia ser programada sem impacto para o processo.
Figura XII, XIII e XIV – Manutenção corretiva em torre de arrefecimento
Fonte: Autores (2019)
4.3 MANUTENÇÃO PREDITIVA
Como já afirmado anteriormente, a Manutenção Preditiva se baseia nos
sintomas de um equipamento ou processo, nela são interpretados e avaliados
os comportamentos apresentados durante a operação.
A seguir, são apresentados alguns exemplos de aplicações desta técnica.
Neste primeiro caso, é apresentado uma aplicação de uma inspeção
termográfica em um painel elétrico de um chiller. Após aplicação em todo o
painel, foi possível interpretar, que a leitura térmica da fase S do disjuntor geral
do equipamento apresentava temperatura de operação acima do recomendado,
mas ainda dentro do limite aceitável. Assim, foi possível manter o equipamento
disponível para operar de maneira confiável, sendo planejada uma intervenção,
com foco no problema, na próxima janela de operação disponível.
Figura XV, XVI, XVII, XVIII, XIX e XX – Termografia em disjuntor geral de chiller
Fonte: Autores (2019)
Sendo assim, foi realizado reaperto dos conectores apenas da fase S, que
apresentou aquecimento. Com isso, houve otimização de tempo de
indisponibilidade de máquina e de recursos aplicados.
Figura XXI e XXII – Manutenção planejada em disjuntor geral de chiller
Fonte: Autores (2019)
Como vantagem de aplicação desta técnica, pode-se destacar a possibilidade
de constatação de efetividade da intervenção, realizando nova leitura térmica.
Sendo possível garantir a assertividade da intervenção e a confiabilidade da
operação do equipamento.
Figura XXIII e XXIV – Verificação de efetividade após intervenção planejada
Fonte: Autores (2019)
No próximo exemplo, é apresentada aplicação da técnica de análise de vibração.
Esta aplicação foi realizada em um conjunto motor-bomba semelhante ao
apresentado anteriormente.
Como resultado da interpretação desta leitura, foi possível identificar que o
equipamento embora em operação, apresentada uma tendência de falha devido
a um comportamento apresentado durante sua operação.
Figura XXV e XVI – Resultado de uma análise de vibração
Fonte: Autores (2019)
Com base nesta leitura, se pôde garantir a continuidade de operação do
equipamento, minimizar a necessidade de intervenção no tocante a utilização de
homem-hora e aplicação de insumos, que neste caso foi apenas para
lubrificação.
Como último exemplo, será apresentado um caso em que o monitoramento de
parâmetros e sua interpretação acertada, permitiram planejamento adequado de
limpeza das condensadoras dos chillers das duas centrais de água gelada
contempladas neste trabalho. Neste exemplo, é feito um comparativo de limpeza
durante a aplicação de Manutenção Preventiva e durante a aplicação de
Manutenção Preditiva.
O parâmetro apresentado aqui é o approach da máquina, que é mostrado no
painel do próprio equipamento. Esta leitura permite uma otimização de mão de
obra, devido a possibilidade de ser feita pelo próprio operador da máquina, que
só acionará a Manutenção caso o índice se aproxime do limite estabelecido pelo
fabricante do equipamento.
Figura XXVII – Monitoramento de parâmetros operacionais de um chiller
Fonte: Autores (2019)
Cabe destacar aqui, que no período de 2017 até o primeiro trimestre de 2018,
eram realizadas intervenções de limpeza com periodicidade semestral, que,
embora tenham garantido a operação dos chillers quanto a perda de capacidade
dos condensadores, representam impacto na disponibilidade das máquinas e
nos custos de material e mão de obra aplicados. Comparativamente com o
período do segundo trimestre de 2018 até o primeiro trimestre de 2019, onde a
Manutenção Preditiva foi aplicada, através de um monitoramento de parâmetros
de operação, pode-se observar uma redução de intervenções, que podem ser
traduzidos para maior disponibilidade de máquinas com confiabilidade
assegurada, além de menor custo com aplicação de material e mão mão de obra.
4.3 RESULTADOS ALCANÇADOS
Estabelecendo uma conexão com os resultados propostos e objetivos
etabelecidos no resumo e introdução deste trabalho, serão apresentados alguns
dados comparativos obtidos na prática da aplicação das duas técnicas de
Manutenção abordadas.
Primeiramente, vale destacar que a realização de Manutenção Preventiva com
as periodicidades citadas anteriormente, mensal, trimestral, semestral e anual,
mesmo utilizando o conceito de ordem de serviço superadora, submete cada
equipamento a doze intervenções anuais, guardadas suas complexidades.
Comparativamente, para os equipamentos abordados neste trabalho, a
realização de inspeções termográficas e análises de vibração se realizadas
apenas trimestralmente, garantem a operação confiável dos equipamentos,
contudo, sem haver a necessidade de retirada do equimento de operação para
realização da Manutenção. Sendo assim, somente 4 intervenções preventivas
seriam realizadas em cada equipamento anualmente.
Adicionalmente, cabe pontuar que, nos dois casos, podem ocorrer necessidade
de parada do equipamento para ajustes ou substituição de componentes, mas
na Manutenção Preditiva este tempo foi menor em até 30% devido a maior
assertividade de diagnóstico com o equipamento ainda em operação.
Outro indicador que sustenta a vantagem da Manutenção Preditiva para os
equipamentos aqui abordados, foi uma menor necessidade de para de máquinas
para realização de atividades de Manutenção, garatindo assim, uma
disponibilidade até 70% maior, considerando apenas o tempo com Manutenção.
5. CONCLUSÕES
Mantendo o foco no que foi estabelecido, entende-se que o trabalho atigiu seu
objetivo prinipal de apresentar dados comparativos entre duas técnicas de
Manutenção, no tocante a disponibilidade e confibilidade de máquinas. O cerne
da questão é que haja uma reflexão, entre a técnica mais adequada a ser
utilizada, na busca de excelência de desempenho empresarial, através da
redução de índices de desperdício, otimização de custos e incremento dos níveis
de qualidade, disponibilidade, produtividade e confiabilidade.
No tocante a atuação da Função Manutenção, para atender aos requisitos e
desafios dos atuais sistemas integrados de gestão, voltados para o
desenvolvimento sustentável empresarial, com a conseqüente definição do
papel que a atividade deve exercer no processo de promoção da excelência no
desempenho de uma organização, mostrou-se através dos fundamentos, dados,
informações e conceitos apresentados ao longo deste trabalho, ser pertinente
que a atividade Manutenção, possa efetivamente emergir como uma proposta
de modelo de gestão para transformá-la na grande fiadora e principal
responsável pela disponibilidade, confiabilidade, produtividade e lucratividade
dos ativos físicos de uma empresa.
Com isso, nota-se também que a Manutenção está em constante evolução,
buscando continuadamente melhorar suas técnicas, para otimizar a
disponibilidade de operação dos equipamentos que compõe um sistema. Com
isso, o setor de Manutenção ganha sustentação para deixar de ser visto somente
como um custo e passar a ser considerado um valor, visto que se bem planejada
e executada, pode reduzir os prejuizos que uma empresa pode ter com paradas
de linhas de produção não planejadas e com altos custos de reparo.
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS
TAVARES, L. Excelência na manutenção: Estratégias, otimização e
gerenciamento, Salvador: Casa da qualidade, 1996. 156 p.
PINTO, A. K.; XAVIER, J. A. N. Manutenção: Função estratégica. 2.ed. Rio de
Janeiro: Qualitymark, 2001.
https://blog.engeman.com.br/gestao-de-manutencao-2/, acesso em junho/2019
ARCURI FILHO, Rogério. Medicina de Sistemas: uma abordagem holística,
estratégica e institucional para a gestão de Manutenção. Dissertação (Mestrado
em Sistemas de Gestão) – Universidade Federal Fluminense, Niterói, 2005.
SEIXAS, Eduardo de S. Engenharia de confiabilidade na Manutenção. Rio de
Janeiro: Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2009a. Apostila da disciplina
ministrada na especialização em Engenharia de Manutenção (MBA-ENGEMAN)
SANTOS, Flavio F. Proposta da utilização do OEE como ferramenta de tomada
de decisões no setor sucroenergético. Artigo apresentado no XXXIII Encontro
nacional de Engenharia de Producao, 2013.