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Campo Grande 2017
RODRIGO FERREIRA
A EVOLUÇÃO DA MANUTENÇÃO PREDITIVA EM COMPRESSORES VOLUMÉTRICOS: UMA REVISÃO
Campo Grande 2017
A EVOLUÇÃO DA MANUTENÇÃO PREDITIVA EM COMPRESSORES VOLUMÉTRICOS: UMA REVISÃO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Centro Universitário Anhanguera de Campo Grande, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Mecânica.
Orientadora: Roberta Yamashita
RODRIGO FERREIRA
RODRIGO FERREIRA
A EVOLUÇÃO DA MANUTENÇÃO PREDITIVA EM COMPRESSORES
VOLUMÉTRICOS: UMA REVISÃO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Centro Universitário Anhanguera de Campo Grande, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Mecânica.
BANCA EXAMINADORA
Prof. (ª). Me. Breno Dutra de QEIROZ
Prof. (ª). Me. Luiz Fernando Souza Borges
Prof. (ª). Me. Valéria Sun Hwa Mazucato
Campo Grande, 08 de dezembro de 2017.
À Deus dedico meu louvor maior,
pois tem sido tudo em minha vida. Se hoje
estou aqui, a concluir este trabalho, tudo
devo a ele, que nas horas mais difíceis
dessa caminhada ele esteve ao meu lado,
me tirou as pedras do caminho para que eu
não tropeçasse e me carregou no colo
quando o cansaço me consumia. Obrigado
pai pela minha vida!
AGRADECIMENTOS
Aos meus Maiores inspiradores Maurílio Vicente Ferreira e Altair Perondi, que
sempre se esforçaram para que eu pudesse construir um futuro, dedicaram imenso
empenho na busca da minha profissionalização, afim de que alcançasse os meus
ideais.
A minha companheira Daiany, que pela dedicação e paciência nos momentos de
maiores dificuldades, espero, que se assim Deus nos conceder, poder partilharmos
muitos momentos felizes como este.
A minha mãe Joana Dar’c e ao meu pai Firmo Couto, que nesta caminhada me
possibilitaram e me mostraram o caminho assertivo a seguir, me subsidiaram a ater
de conceitos como o caráter que levarei para o futuro de meus filhos.
A todos os meus professores que para mim foram meus mestres do curso de
engenharia, pela inestimável sabedoria, cujos valorosos ensinamentos tornaram
possível a concretização deste trabalho.
A toda minha família, amigos e colegas que partilharam deste sonho e
colaboraram para que eu pudesse superar obstáculos. O meu eterno agradecimento.
FERREIRA, Rodrigo. A Evolução da Manutenção Preditiva em Compressores Volumétricos: Uma Revisão: Ano de Realização 2017. 43 folhas. Trabalho de Conclusão de Curso Bacharelado em Engenharia Mecânica – Centro Universitário Anhanguera, Campo Grande MS, 2017.
RESUMO
A presente pesquisa visou demonstrar a evolução da manutenção preditiva em compressores volumétricos em face do grande processo que a indústria tecnológica demandou durante as décadas. Evidenciou a ascensão da manutenção preditiva em relação a década de 1930, apontando a razões que perfizeram indústrias buscarem novas funções estratégicas de manutenção, sendo abordado a reais necessidades do meio industrial. Com a carência de profissionais e técnicas que atendesse a demanda desenfreada da industrialização, a indústria se viu diante do desafio de buscar novas tecnologias de aperfeiçoamento, com a instituição procedimentos modelagens de manutenção que atendesse um mercado que exigiu produtividade e eficiência nos processos mecanizados. No brasil a grande propulsão da industrialização se teve em meados de 1930 a 1945, na qual os investimentos em infraestruturas das fábricas ganharam novos moldes, fazendo com que a manutenção aos equipamentos mecanizados como compressores despendesse de maiores rendimentos mecânicos. Tornou-se então evidente a necessidade de mudança cultural de paradigma nos pilares de manutenção que são desempenhados em operação de equipamentos mecanizados. Esta revisão apontou as diferentes modalidades de manutenção em equipamentos rotativos na qual a ênfase foi se tratar da melhores práticas, metodologias de multiparâmetros, técnicas de planejamentos e controle de manutenção com objetivo de demonstrar através da evolução tecnológica que a ciências e estudos físicos dentro da área da engenharia esteve sempre presente, para que hoje diante de um mercado exigente de produtividade nos processos industriais a manutenção preditiva teve papel principal de promover confiabilidade, disponibilidade e manutenabilidade em máquinas de ciclos periódicos.
Palavras-chave: Manutenção; Compressores; Preditiva; Confiabilidade;
Disponibilidade.
FERREIRA, Rodrigo. The Evolution of Predictive Maintenance in Volumetric Compressors: A Review: Ano de Realização 2017. 43 folhas. Trabalho de Conclusão de Curso Bacharelado em Engenharia Mecânica – Centro Universitário Anhanguera, Campo Grande MS, 2017.
ABSTRACT
The present research aimed to demonstrate the evolution of predictive maintenance in volumetric compressors in the face of the great process that the technological industry demanded during the decades. It evidenced the rise of predictive maintenance in relation to the 1930s, pointing to reasons that led industries to seek new strategic maintenance functions, being addressed to the real needs of the industrial environment. With the lack of professionals and techniques that met the unrestrained demand of industrialization, the industry was faced with the challenge of seeking new technologies for improvement, with the institution modeling procedures of maintenance that served a market that demanded productivity and efficiency in the mechanized processes. In Brazil the great propulsion of industrialization took place in the middle of 1930 to 1945, in which the investments in infrastructures of the factories gained new molds, making the maintenance to the equipment mechanized as compressors to spend of greater mechanical yields. It became clear that there is a need for cultural paradigm shift in the maintenance pillars that are performed in the operation of mechanized equipment. This review pointed to the different maintenance modalities in rotary equipment in which the emphasis was on best practices, multiparameter methodologies, planning techniques and maintenance control with the objective of demonstrating through the technological evolution that the sciences and physical studies within the area of engineering has always been present, so that today before a demanding market of productivity in industrial processes the predictive maintenance had a main role of promoting reliability, availability and maintenance in machines of periodic cycles.
Key-words: Maintenance; Compressors; Predictive; Reliability; Availability.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Mudança de Paradigma na Manutenção ............................................... 17
Figura 2 – Evolução da manutenção com o passar dos Anos ................................ 19
Figura 3 – Dos tipos de Compressores .................................................................. 29
Figura 4 – Das simbologias dos compressores ..................................................... 30
Figura 5 – Diagrama de Seleção compressores .................................................... 31
Figura 6 – Fatores de bloqueio para a Qualidade .................................................. 39
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 – Técnicas Preditivas separadas por classes de Equipamentos rotativos
................................................................................................................................ 35
Quadro 2 – Técnicas Preditivas separadas por classes de Equipamentos
estacionários .............................................................................................................36
LISTA DE LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ABRAMAM Associação Brasileira de Manutenção e de Gestão de Ativos
NBR Norma Brasileira Regulamentadora
PCM Planejamento e Controle da Manutenção
MCC Manutenção Centrada na Confiabilidade
Atm Pressão Atmosférica
Bar Unidade de Pressão
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ............................................................................................. 11
1 ADVENTO HISTÓRICO DE CONFIABLIDADE E CONCEITOS DE
METODOLOGIA EM MANUTENÇÃO PREDITIVA ................................................ 14
1.1 CONFIABILIDADE E SEUS CONCEITOS BÁSICOS ......................... 14
1.2 O PROGRESSO NAS TÉCNICAS DE MANUTENÇÃO EM FACE DA
DISPONIBILIDADE E CONFIABILIDADE ............................................................... 17
1.3 BREVE HISTÓRICO DE COMPRESSORES ..................................... 20
2 AS INFERÊNCIAS E CONCEITUAÇÃO DE FENÔMENO FÍSICOS EM
DETRIMENTO COM CONFIABILIDADE DE COMPRESSORES ............................ 22
2.1 AS OPERAÇÕES DA MANUTENÇÃO PERANTE NECESSIDADES DE
UM PROCESSO PRODUTIVO ............................................................................... 22
2.2 INFLUÊNCIAS DOS CONCEITOS TEÓRICOS EM FACES DA
MANUTENÇÃO PREDITIVA ................................................................................... 24
2.3 A APLICAÇÃO E IMPORTÂNCIA DO CONCEITO DO AR
COMPRIMIDO EM FACE DOS COMPRESSORES ................................................ 27
2.3.1 DOS MODELOS DE COMPRESSORES .......................................... 29
3 ASCENÇÃO EM TECNOLOGIAS E NOVAS PERFORMANCES ...... 33
3.1 QUANTO AOS PLANOS DE MANUTENÇÕES PREVENTIVA E
PREDITIVAS ........................................................................................................... 33
3.2 TÉCNICAS DE MANUTENÇÕES PREVENTIVA E PREDITIVAS QUE
INFEREM A DISPONIBILIDADE DO FUNCIONAMENTOS DOS COMPRESSORES
................................................................................................................................. 33
3.3 ESTRATÉGIAS PARA DEFINIÇÃO DE MANUTENÇÃO PREDITIVA EM
COMPRESSORES ................................................................................................. 37
CONSIDERAÇÕES FINAIS.............................................................................41
REFERÊNCIAS...............................................................................................43
11
INTRODUÇÃO
A manutenção preditiva é uma técnica estratégica que tem sido a solução em
produtividade no mercado empresarial nos últimos anos, com posicionamento mais
efetivo e especializado, essa metodologia se mostra imprescindível para os tempos
em que necessitamos de medidas tecnológicas de alta precisão, eficazes ao ponto de
transformar visão e transcender a inferência de grandes empresários, no que tange a
influência de aumentar investimentos aos departamentos de grandes indústrias.
Atualmente o Brasil tem passado por uma reciclagem tecnológica, na qual a
predição tem como objetivo principal o meio de criação matricial de faixas de
frequências e de geometrias atinentes ao pleno funcionamento de equipamentos
mecanizados. Com uma razão detalhada dependente da indução, incluindo
mecanismos aperfeiçoados de precisão ao logo dos anos, e sobre esse pressuposto
passa a dar-lhe expressão ao ciclo, esse processo criativo que tem a ideia de dar ao
curso o fim de levantar o prognóstico correto e ação necessária de manutenção.
O conceito de multiparâmetros, tende a formar os procedimentos adequados,
adoções de princípios e condições necessárias as aplicações e inclusão de
metodologias aplicáveis na área de engenharia de manutenção industrial, tornando
cada vez mais eficazes as manutenções preditivas. Com a exploração das técnicas
atinentes a atingir uma melhor performance e um alto controle da produtividade, os
métodos científicos obtiveram uma amplitude ao longo da evolução industrial, tendo
como princípio sistematizar procedimentos padronizados de forma a manifestar
sucessos de forma propulsora e visível economicamente, refletindo a satisfação de
fazer investimentos nessas práticas.
Com o objetivo de substituir métodos corretivos e de falhas mecânicas, foram
moldados procedimentos nos estados subjetivos, científico físico e através das obras
clássicas, formando estados objetivos, definindo ações técnicas precisas as causas
dos eventos, imprimindo de forma a nortear a uma taxa de variação de estados
microscópicos das dimensões que constituem a investigação dos problemas
mecânicos. Os componentes integrantes de compressores volumétricos sofrem
movimentos periódicos, nas quais se encaixa uma gama de progressão em estudos
sobre as propriedades físicas, propriedades térmicas da matéria, dinâmica do
movimento de rotação, a ótica geométrica do material, assim como a sua resistência
12
mecânica. Todas essas interpretações podem construir uma ótica microscópica da
importância da manutenção preditiva.
Perante esses apontamentos, o trabalho propõe como objetivo geral
compreender prognósticos de manutenção, metodologias para monitoramento de
compressores alternativos e rotativos, utilizando conceitos de multiparâmetros,
permitindo diagnósticos precisos, controlando assim variáveis mecânicas, tornando
os equipamentos mais eficientes e com maior desempenho e confiabilidade.
Outrossim esta revisão bibliográfica tem como propósito, demonstrar sob o
mesmo ponto de vista geral através da literatura, parâmetros mínimos de operações
importantes para assegurar confiabilidade no funcionamento de compressores
volumétricos, caracterizar fenômenos físicos que atue isoladamente ou em conjunto,
em compressores, a fim de predizer o tempo de vida útil dos componentes e peças
dos equipamentos, tendo como consequência perdas de eficiência, desempenho e
riscos a integridade do equipamento e conceituar a evolução dos métodos utilizados
e os equipamentos necessários que aumentaram a eficácia e confiabilidade em
manutenção preventiva.
Este trabalho foi desenvolvido através de uma pesquisa bibliográfica, com base
em artigos científicos e acadêmicos, livros e literaturas, autores consagrados na área
da engenharia e de áreas específicas do objetivo escolhido, monografias acadêmicas
e pesquisas em biblioteca virtual.
Pretende-se expor as principais técnicas e apresentar prognósticos de
manutenção, metodologias para monitoramento de compressores alternativos e
rotativos, utilizando conceitos de multiparâmetros, permitindo diagnósticos precisos,
controlando assim variáveis mecânicas, tornando os equipamentos mais eficientes e
com maior desempenho e maior confiabilidade.
Apresentar neste trabalho definições básicas para a compreensão de que uma
manutenção preditiva deve indicar conjunções reais de desempenho de compressores
volumétricos e que indicam o seu real desgaste ou processo de deterioração e
predizer o tempo de vida útil dos componentes das máquinas e equipamentos, para
que o tempo de vida útil seja bem aproveitado.
O propósito é analisar as metodologias e tecnologias no ramo da manutenção
preditiva, inferindo que, quanto mais corretamente caracterizada estiverem os
fenômenos físicos, mais econômico fica a manutenção, aumentando assim a
produtividade e desempenho dos equipamentos e minimizando custo energético.
13
Ressalta-se que tem sido atualmente fonte de muitos estudos, as alternativas
para baixar os custos da energia elétrica consumida desses equipamentos, o que
reflete diretamente com a sustentabilidade.
Desta maneira, será possível demonstrar que um programa efetivo de
manutenção preditiva, resulta em benfeitorias nas questões energéticas, econômicas
e de sustentabilidade.
14
1 ADVENTO HISTÓRICO DE CONFIABLIDADE E CONCEITOS DE
METODOLOGIA EM MANUTENÇÃO PREDITIVA
1.1 CONFIABILIDADE E SEUS CONCEITOS BÁSICOS
No cenário atual onde há muitas mudanças tecnológicas, as indústrias estão
buscando novos métodos de aperfeiçoamento técnico e gestão em suas
manutenções, para se manterem mais produtivas em um mercado cada vez mais
competitivo e ao mesmo tempo buscando qualidade e baixo custo.
Tendo que buscar a qualidade de produção e mantendo uma maior
produtividade, os equipamentos e máquinas mecanizadas e automatizadas estão
sendo o foco de várias indústrias para garantir maiores e melhores produções com
baixo custo. Tanto as máquinas ou processos industriais devem atender a solicitações
de produções desejadas, se as mesmas obtiverem as a intervenções de manutenções
corretas.
Conforme ressaltado por Xenos (2004, p. 46):
Nossa sociedade tem despendido dos produtos e serviços gerados por
processos cada vez mais mecanizados e automatizados. Este fenômeno pode ser observado em praticamente todos os ramos de atividades, em que o trabalho humano tem sido gradualmente substituído pelo trabalho das máquinas. A produção mecanizada tem garantido maior produtividade e competitividade, permitindo produzir melhores produtos, em grandes volumes e custos reduzidos.
Com o efeito, de uma melhor produtividade, a manutenção em equipamentos
industriais deve ser ordenada de tal forma que os equipamentos só passam ter
paradas de formas programadas. E que a inadequada manutenção possa implicar em
perdas de clientes, além de afetar a qualidade do produto final, no comércio atual o
mantenimento em insumos é o método estratégico, devendo ser eficientes em termos
de disponibilidade, confiabilidade, custo e qualidade (KARDEC; NASCIF, 2009).
De acordo com Flogliatto e Ribeiro (2009, p.5):
Os conceitos de confiabilidade e qualidade são frequentemente confundidos
entre si. A principal diferença entre esses dois conceitos é que a confiabilidade incorpora a passagem do tempo; o mesmo não ocorre com a qualidade, que consiste em uma descrição de um item.
Os conceitos de qualidade e confiabilidade se inter-relacionam no projeto de manufatura de produtos e em sua posterior utilização. A definição de qualidade pode ser dividida em duas partes. Primeiro, qualidade está associada a capacidade de projetar produtos que se incorporem características e atributos otimizados para atender a necessidades dos usuários; algumas características podem ser qualitativas, relacionadas a
15
aspectos estéticos, por exemplo, ao passo que outras são especificadas como características quantitativas de desempenho.
“A confiabilidade é a probabilidade de um item desempenhar uma função
requerida sob condições definidas de uso durante um intervalo de um determinado
tempo estabelecido. ” (KARDEC; NASCIF,2009, p.105).
“Dessa forma os principais conceitos associados à confiabilidade se destacam,
qualidade, disponibilidade, mantenabilidade, segurança e confiança. ” (FLOGLIATTO
E RIBEIRO, 2009, p.6,7).
Em um conjunto de metodologias aplicáveis para o bom desenvolvimento a que
mais se destaca é a análise possibilista do risco/falha de um produto ou sistema que
determina a perspectiva essencial da chamada ANÁLISE DE CONFIABILIDADE
(LAFRAIA, 2001).
Com o intuito de definir os termos, a Associação Brasileira de Normas Técnicas
(ABNT), dispõe:
Confiabilidade é a capacidade de um item desempenhar uma função
requerida sob condições especificadas, durante um dado intervalo de tempo.
Manutenabilidade é a capacidade de um item ser mantido ou recolocado em condições de executar suas funções requeridas, sob condições de uso especificadas, quando a manutenção é executada sob condições determinadas e mediante procedimentos e meios prescritos (NBR 5462, 1994, p.3, grifo nosso).
A preservação vantajosa pode ser conceituada como o mais correto emprego
de diversas técnicas de manutenção, tencionado a aperfeiçoar as condições
econômicas da produtividade, assegurando o mais adequado aproveitamento do
rendimento dos equipamentos como compressores volumétricos e equipamentos que
discorrem de desgaste mecânicos devido suas funcionalidades (XENOS, 2004).
Nesse contexto, a referida Norma Brasileira Regulamentadora (NBR), preceitua
que a manutenção controlada/manutenção preditiva é a:
Manutenção que permite garantir uma qualidade de serviço desejada, com base na aplicação sistemática de técnicas de análise, utilizando-se de meios de supervisão centralizados ou de amostragens, para reduzir ao mínimo a manutenção preventiva e diminuir a manutenção corretiva (NBR 5462, 1994, p. 7).
O crescimento da automação e da mecanização passou a indicar que
confiabilidade e disponibilidade se tornaram pontos-chave em setores tão distintos
quanto saúde, processamento de dados, telecomunicações e gerenciamento de
edificações. Maior automação também significa que falhas cada vez mais frequentes
afetam nossa capacidade de manter padrões de qualidades estabelecidos, isso se
16
aplica tanto aos padrões do serviço quanto à qualidade do produto (KARDEC;
NASCIF, 2009).
Em face da gestão da confiabilidade Flogliatto e Ribeiro (2009, p.8):
Um programa integrado de confiabilidade compreende o estabelecimento de práticas e procedimentos para gerir a confiabilidade nas seguintes fases da vida de um produto: (i) projeto e desenvolvimento, (ii) manufatura e instalações, (iii) operação e manutenção e (iv) descarte, quando encerra a vida operacional do produto. A gestão da confiabilidade demanda a existência de um programa de confiabilidade e definição das tarefas e elementos desses programas. Um programa de confiabilidade define a estrutura organizacional, responsabilidades, procedimentos, processos e recursos utilizados na gestão da confiabilidade.
A evolução das técnicas de manutenção tem origem no período da Segunda
Guerra Mundial. Naquela época a maioria dos equipamentos eram simples e muito
deles eram super mensurados apontando simplicidade de reparo, não se
considerando qualquer relevância prevenção das falhas, uma vez que uma vez que a
estratégia de manutenção era considerada um restauro após a defeito. No Brasil, com
a verdadeira abertura dos portos na década de 1990, a indústria pátria, apresentou
necessidade em procurar em sua totalidade melhor qualidade em seus serviços e
produtos, associada a um custo produtivo capaz de proporcionar disputa do produto
nacional (VIANA, 2013, p. 2).
Com o crescimento de equipamentos mecanizados a manutenção admite
transformações, Kardec e Nascif (2009, p.28):
A primeira mudança ocorre quando se passa da preventiva para a preditiva, ou seja, quando no lugar de se parar o equipamento baseado apenas no tempo, ele é mantido operando até um limite preestabecido com base em parâmetros que podem ser acompanhados (vibração, temperatura etc.) compatibilizando a necessidade de intervenção com a produção. A segunda mudança ocorre quando se passa a adotar a engenharia de manutenção, ou seja, não basta ter uma boa manutenção do equipamento/sistema, mas sim, ter equipamentos/sistemas que tenham a disponibilidade de que a empresa necessita parra atender o mercado, atender o CLIENTE, razão de ser da existência da empresa e da manutenção.
17
Figura 1 – Mudança de Paradigma na Manutenção
Fonte: Kardec e Nascif (2009, p. 29).
No caso da figura acima temos exemplos sobre a evolução de manutenção em
razão das melhores técnicas inseridas, com isso nota-se um aperfeiçoamento
contínuo de resultados positivos trilhados pela otimização de manutenções aplicadas,
motivado pelas melhores performances e resultados de produtividades (KARDEC;
NASCIF, 2009).
1.2 O PROGRESSO NAS TÉCNICAS DE MANUTENÇÃO EM FACE DA
DISPONIBILIDADE E CONFIABILIDADE
Com o surgimento da revolução industrial no final do século XVIII, a
comunidade humana começou a ampliar a capacidade de produção de bens de
consumo, a manutenção industrial desponta com as necessidades de melhores
técnicas mediantes pressões e dificuldades encontradas pelas exigências de se ter
melhores disponibilidades dos equipamentos no setor industrial, para se obter maiores
produtividades.
Segundo Kardec e Nascif (2009, p. 140):
Se definirmos que Manutenção é a garantia de que os itens físicos continuem a cumprir as funções desejadas, a Manutenção Centrada na Confiabilidade é um processo usado para determinar os requisitos de manutenção de qualquer item físico no seu contexto operacional. Manutenção Centrada na
18
Confiabilidade (em inglês Reliability Centered Maintenance – RCM) é uma metodologia que estuda um equipamento ou um sistema em detalhes, analisa como ele pode falhar e define a melhor forma de fazer a manutenção de modo a prevenir a falha ou minimizar as perdas decorrentes falhas.
No contexto de manutenção abordados até aqui podemos notar que durante
décadas tivemos a primeira geração na qual sua manutenção era pautada no conserta
quando há a quebra do equipamento, tivemos a segunda geração que já possível
notar um salto em tarefas de manutenção devidos a implantação de planejamento e
controles da manutenção e nessa geração houve um grande fator de implantação de
grandes computadores no entanto lentos, já nas décadas de 80 e 90 houve a terceira
geração, que a manutenção expandiu de forma otimizar o processo mecanizado no
qual a manutenção foi realizada por novos ritmos, ou seja manutenção pautada em
monitoração de condições de trabalhos de equipamentos, com isso foi se desenhando
uma manutenção com interesse em confiabilidade e manutenabilidade, na análise de
riscos, os sistemas de monitoramento diferentes da segunda geração que eram
robustos e lentos, nessa época passou a ser compactos e rápidos com interfaces de
multitarefas através de sistemas inteligentes (MOUBRAY, 1997, p.3).
A fundamentação da manutenção industrial nos permite desenvolver uma
percepção para análise crítica da qualidade com bases em metodologias avançadas
para os equipamentos mecanizados como compressores volumétricos, como
manutenção centrada na confiabilidade, permite desenvolver o pensamento enxuto
com a visão de antecipar a problemas mecânicos e a cultura da prevenção de falhas
mecânicas (KARDEC; NASCIF, 2009, p.61).
De acordo com Viana (2013, p. 4):
O impacto do Planejamento e Controle da Manutenção para a saúde de uma
empresa é primordial, pois seria impossível um atleta competir com chances de vitória, se o seu organismo estivesse desabilitado. A manutenção industrial cuida dos intramuros de uma companhia e o PCM a organiza e a melhora; se este for eficiente, a companhia terá saúde financeira para existir e colocar seus produtos no mercado, com qualidade superior e preço competitivo.
19
Figura 2 – Evolução da manutenção com o passar dos Anos
Fonte: Kardec e Nascif (2009, p. 5)
A figura acima retrata o decurso do passar dos séculos, de maneira que,
durante a esta transformação foi possível, visualizar as mudanças de paradigmas
relacionados a manutenção. Com a necessidade desenfreada de obter maiores
produtividades nos equipamentos, muitos estudos analíticos e análises científicas
perfizeram a criação de modelos organizacionais e estratégicos que foram aplicados
e relacionados ao homem e ao equipamento, desta forma é possível notar que
características técnicas implementadas no ato de realizar as manutenções e atuação
do operador de forma planejada a seguir um cronograma de realizações de
manutenções em tempos corretos, minimizando as falhas prematuras que havia nos
equipamentos, dispôs de atenção do ponto de vista de que houve um desempenho
20
maior nas operações dos equipamentos, tornando cada vez mais uma consolidação
da disponibilidade, da confiabilidade e da manutenibilidade (KARDEC; NASCIF,
2009).
1.3 BREVE HISTÓRICO DE COMPRESSORES
Acerca de três mil anos A.C., quando o homem iniciou os trabalhos com metais
houve se a necessidade de atingir temperaturas elevadas, superiores a 1000°C, para
isso foi fundamental implementar alta combustão. Nessa época havia a utilização por
egípcios tubos rústicos de cerâmica para intensificar as chamas. Com o surgimento
do fole manual introduzido por volta de 1500 A.C., compressores esses rudimentares,
manuseados manualmente, pelos pés, por animais ou por meios de rodas d’água. Em
1762 John Smeaton introduziu um invento que se tratava de um equipamento dotado
de cilindros e pistão de ferro fundido iniciando uns dos primeiros processos de
mecanização de compressores acionados por meios rudimentares de roda d’água
(VIANA et al., 2012, p. 237).
Os compressores ao logo da história evoluiu acompanhando as máquinas a
vapores, seguidamente de motores de combustão interna, época que os
compressores alternativos dominaram. Depois disso, na época das duas grandes
guerras mundiais, houve-se o surgimento dos primeiros compressores dinâmicos. Nos
dias de hoje devido a desenfreada mudança tecnológica o aperfeiçoamento e a
difusão dos compressores rotativos de parafuso tiveram um grande avanço (VIANA et
al., 2012, p. 238).
De acordo com Viana et al., (2012, p. 239)
Os ventiladores e os compressores são enquadrados como máquinas de
fluxos geradoras de escoamento compressível. Elas poder ser contínuas como os turbos compressores ou intermitentes como as máquinas de pistões. Os ventiladores são equipamentos cujo objetivo é apenas promover o escoamento de um gás. As elevações de pressão são da ordem de 0,1 atm., o suficiente para vencer as perdas de carga do sistema de distribuição. Os compressores são utilizados para proporcionar maiores elevações de pressão, que podem variar desde cerca de 1,0 até milhares de atm.
Diante do exposto no capítulo, a indústria ao longo dos anos tratou de
aperfeiçoamentos técnicos para se obter maiores produtividades, aplicando técnicas
de manutenção, se viu a necessidade de metodologias atinentes ao pleno
desenvolvimento de equipamentos mecanizados. Notou-se que embora o homem não
21
obtinha conhecimentos teóricos na prática de manutenção, houve-se uma evolução
nos processos manuais de manufaturas devido as várias falhas nos equipamentos da
época. Com olhares mais críticos os mantenedores destes equipamentos se viram
sob pressões e de necessidades de criação e implantação de métodos para
manutenção para que as fábricas no mínimo tivessem condições de sobrevivência no
contexto da época (VIANA, 2013, p. 3).
Em vista disso, no capítulo seguinte, será exposto os conceitos teóricos do
meio físico acerca do reconhecimento e importância de técnicas manutenção
preditiva.
22
2 AS INFERÊNCIAS E CONCEITUAÇÃO DE FENÔMENO FÍSICOS EM
DETRIMENTO COM CONFIABILIDADE DE COMPRESSORES
2.1 AS OPERAÇÕES DA MANUTENÇÃO PERANTE NECESSIDADES DE UM
PROCESSO PRODUTIVO
Com o avanço tecnológico, de aparelhos e instrumentos eletrônicos que
auxiliam com exatidão as falhas existentes nos componentes de equipamentos e
máquinas, a manutenção preditiva ganha espaço no mercado com os mais
sofisticados equipamentos de monitoração de vibrações, temperaturas e ruídos, estes
equipamentos garante uma análise mais refinada de problemas em equipamentos
mecanizados e determinando até o tempo em que os mesmos devem funcionar antes
de serem substituídos.
Neste contexto além das técnicas de manutenção já fazerem parte do processo
produtivo, há a necessidade de conhecimento teórico didático quanto as leis
fundamentais da física que se fazem inestimavelmente necessário para entender qual
é a real técnica de análise a ser aplicada afim de prognosticar os problemas ou falhas
corretivas que não são bem vindas ao meio de produção, além do mais, se ater do
bancos de dados gerados como acervos de manutenção, histórico do equipamento
através de relatórios e fichas técnicas, onde todos estes são coletados das referentes
máquinas ou equipamentos mecanizados. Estes documentos devem ser realizados
de formas precisas e organizadas afim de analisar e prever quando acontecerão as
falhas.
De acordo com Lafraia (2001, apud OLIVEIRA, 1991, p.15)
A confiabilidade é uma característica historicamente buscada por projetistas
e construtores de todos os tipos de sistemas. O que há de novo na segunda metade do século XX é o movimento para quantificar a Confiabilidade. É um movimento similar, e provavelmente tão importante quanto o movimento de séculos atrás para quantificar as propriedades dos materiais. Popularmente, conceitos como confiança no equipamento, durabilidade, presteza em operar sem falhas são relacionadas a ideia de confiabilidade. Matematicamente, porém, confiabilidade é definida, como: PROBABILIDADE, de que um componente ou sistema cumpra sua função com SUCESSO, por período de TEMPO previsto sob condições de OPERAÇÃO especificada.
23
A manutenção preditiva é manutenção baseada na condição, nas quais alguns
parâmetros são monitorados e identificado alguma avaria se toma a decisão de
realizar alguma intervenção no equipamento. Análise de vibração é uma manutenção
muito importante para equipamentos dinâmicos, análise termográficas muito utilizadas
para painéis elétricos, transformadores, caldeiras e fornos que permite verificar qual o
componente está se deteriorando, medição de espessura que permite avaliar uma
quanto um material está em condições críticas, se haverá a necessidade de trocar
algum trecho de tubulação, análise metalográficas de óleos lubrificantes, verifica-se
muitas vezes as partículas de desgastes do metais ou de outras partes dos
componentes dinâmicos. A tecnologia e a instrumentação frequentemente utilizada
para implementar um programa de manutenção preditiva são caras, portanto há a
necessidade de se avaliar o custo de implantação, se compensa e se aumentara a
produtividade em face dessa implantação (NEUPOMUCENO, 1989).
Segundo Kardec e Nascif (2009, p. 235 e 236):
Variáveis como temperatura, vibração, ruído e folgas já são acompanhadas
há muitos anos pelo pessoal da manutenção, independentemente da existência de instrumentos. Quem ainda não viu um oficial, supervisor ou engenheiro “auscultar” um equipamento via capacete, caneta esferográfica ou através de estetoscópio? Ou alguém colocar a palma da mão sobre a caixa de um mancal e diagnosticar em seguida: “Está bom” ou “A temperatura está muito alta”. Folga entre duas peças - por exemplo eixo-furo é “sentida” estar boa ou excessiva pelo tato. Também pelo tato os lubrificadores reconhecem se o óleo está “grosso” ou “fino”, na realidade o seu “viscosímetro de dedo” está comparando aquele óleo com o óleo novo. O ruído e o tato podem nos indicar a existência de peças frouxas.
Esses procedimentos fazem parte da monitoração da condição do equipamento, e serão tanto mais confiáveis quanto mais experientes forem os profissionais de manutenção. Mesmo que a experiência propicie uma identificação razoável nesse tipo de verificação, ela não deve ser adotada com base para decisão por ser extremamente subjetiva. Cada pessoa terá uma opinião.
A implantação de um programa de manutenção aplicado a realização de
manutenção preditiva com o objetivo de especificar a não tão só a aplicabilidade do
equipamento mais também o grau de importância que este equipamento mecanizado
deve satisfazer os critérios de avaliação motivado pela significância do equipamento
tem no chão de fábrica. Nesta face a manutenção preditiva além de se ater a
significância dos compressores volumétricos, infere as ações que devem ser
coletadas e analisadas com suporte de métodos, estudos científicos e físicos, toda a
energia empregada ao equipamento é metodologicamente avaliada para que se possa
atuar de forma eficaz afim de predizer quaisquer falhas mecânicas nesses
24
equipamentos rotativos. Outrossim a PCM se posiciona como atividade operacional
que visa coordenar de formas eficientes todos os recursos envolvidos na manutenção
preditiva de forma a estabelecer as suas principais demandas, mantendo o perfeito
funcionamento e operação do maquinário afim de buscar sempre melhorias nos
processos (VIANA, 2013).
Conforme Flogliatto e Ribeiro (2009, p.121), um conceito nos moldes físicos
tem sua importância por que:
Os modelos físicos descrevem o efeito da aceleração de um fator de estresse sobre a taxa de falha das unidades em teste, tomando como base o efeito do estresse sobre propriedades químicas e físicas das unidades. Os modelos físicos permitem determinar o valor da aceleração nos tempos até a falha de unidades resultantes da exposição a um determinado nível de estresse mais alto do que o de projeto. Coletando-se dados em condições aceleradas e conhecendo-se seu fator de aceleração relativamente às condições normais de operação das unidades utilizando-se de distribuições de probabilidade adequadas. As relações entre tempos até a falha em condições normais e aceleradas expressas pelos modelos físicos mais conhecidos são do tipo não linear (ou seja, aumento no nível de estresse resulta em redução não linear nos tempos até a falha).
De acordo com Viana et al., (2013, p. 239):
O compressor volumétrico, ou deslocamento positivo, opera com redução de
volume. O processo é intermitente e podem ser identificadas diversas etapas que formam um ciclo contínuo. Inicialmente o ar é admitido no interior de um espaço então fechado. Depois disso, esse espaço sofre uma redução de volume, por consequência, um aumento de pressão. Finalmente o espaço é aberto e o ar comprimido é liberado.
2.2 INFLUÊNCIAS DOS CONCEITOS TEÓRICOS EM FACES DA MANUTENÇÃO
PREDITIVA
Como o objetivo das análises preditivas de falhas é determinar a taxa de falhas
e o tempo médio entre falhas de equipamentos e máquinas rotativas, normalmente
para se obter estes dados devemos ter um breve conhecimento dos fenômenos físicos
que se dão por quaisquer transformações que a matéria sofre independentemente se
sua composição foi ou não alterada, como mudança do estado físico, mudança do
tamanho ou formato, mudança na solubilidade, conduções de calor ou temperatura.
Podemos citar por exemplo, que geralmente, as falhas acontecem quando as cargas
atuantes num determinado equipamento ou estruturas excedem a resistência dos
materiais a qual as mesmas são constituídas.
Em seu sentido mais amplo, confiabilidade está associada à operação bem-
sucedida de um produto ou sistema, na ausência de quebras ou falhas. E
25
análises de engenharia, todavia, é necessária uma definição quantitativa de confiabilidade, em termos de probabilidade. Tal definição, proposta por Leemis (1995), é apresentada a seguir;
A confiabilidade de um item corresponde à sua probabilidade de desempenhar adequadamente o seu propósito especificado, por um determinado período de tempo e sob condições ambientais predeterminadas (FOGLIATO; RIBEIRO, 2009, p.1-2, grifo nosso).
Logo, o fundamental propósito de diagnósticos de vida útil de resquício de uma
parte móvel ou fixa de um equipamento é unicamente predizer a vida útil residual,
reproduzida em algarismo, tal prognóstico, poderá ser por período de trabalho,
número de movimentos cíclicos ou outro critério que pendera do instrumento ou
suporte (NEUPOMUCENO, 1989).
Dada a relevância do exposto, segundo Flogliatto e Ribeiro (2009, p.4):
Na década de 1970, o estudo da confiabilidade esteve centrado na análise de risco associados a construção e operação de usinas nucleares. A partir daí aplicações da confiabilidade nas mais diversas áreas se consolidaram. Algumas dessas áreas de aplicação a engenharia de produção, foram elencadas por Rausand e Hyland (2003), sendo listadas como análises de riscos e segurança, qualidade, otimização da manutenção, proteção ambiental, e projeto de produtos.
Ações padronizadas para manutenção é a maneira mais importante de
destacar a confiabilidade e manutenabilidade de um dado equipamento, estas ações
são tomadas a fim de uma prevenção de sua degradação e a ocorrência de falhas
durante a vida útil de equipamentos, em consequência mostrou-se necessário a
diminuição a possibilidade de ações corretivas não planejadas em equipamentos
devido ao aumento de demanda dos produtos (Xenos, 2004, p. 184).
Os sistemas de análises utilizados para avaliar os resultados obtidos dão
origem a uma técnica denominada avaliação da vida útil estrutural do componente. Tal técnica constitui uma classe de análise que mostra cada dia mais importante no meio industrial desenvolvido tecnicamente. Em última análise o processo permite verificar qual o tempo que um dado componente contendo uma descontinuidade pode operar em seu estado real sem risco de uma falha inesperada. Esta técnica tornou-se uma metodologia bastante efetiva por que permite predizer qual a vida restante de um dado componente em base a informação do momento. Tais informações incluem não somente dados quantitativos obtidos por ensaios não destrutivos, mas complementados por informações referentes ao material, tensões e condições ambientais. O sistema de análise é utilizado largamente, mas, na maioria dos casos, é um processo complexo e comumente implica em códigos de um computador em larga escala (NEPOMUCENO, 1989, p.792-793, grifo do autor).
Após o término da Primeira Guerra Mundial a concepção de confiabilidade
conquistou um conceito tecnológico, quando foi utilizado para representar estudos
correlacionados feitos em aviões com um, dois ou quatro motores. Naquele contexto
a confiabilidade era medida como número de acidentes por hora de voo. Outro
26
acontecimento de notável relevância para o avanço na área da confiabilidade foi a
corrida para ser a primeira nação a enviar uma missão tripulada à lua, tendo em vista
os riscos humanos envolvidos (FOGLIATTO; RIBEIRO, 2009, p. 3).
Com o advento da economia e devido ao crescimento industrial a: “[...] análise
da vida útil residual de um componente é simplesmente predizer a vida útil residual,
traduzida em número. Tal número poderá ser em tempo de operação, número de
ciclo ou outro parâmetro que dependerá do equipamento ou estrutura. ”
(NEPOMUCENO,1989, p. 794, grifo do autor).
Assim sendo, as indústrias com essas técnicas podem estimar um nível de
tempo e vida útil do componente ou equipamento de maneira a acompanhar o
progresso de uma falha.
Com o intuito de referenciar considerações técnicas Lafraia (2001, p. 288):
Os equipamentos industriais, inevitavelmente, contêm defeitos e, com o
desenvolvimento acentuado da tecnologia de inspeção, a habilidade de detecção de defeitos aumenta continuamente. Além disso, equipamentos industriais podem estar sujeitos a complexos sistemas de tensão associados a picos/ciclos de pressão e temperatura, sendo que alguns equipamentos são projetados baseados em propriedades dependentes de tempos, como a fluência. Adicionalmente, uma ampla variedade de produtos e ambientes corrosivos estão presentes nestes equipamentos que podem provocar causas específicas de danos em materiais, tais como: fadiga, fluência, corrosão, corrosão sob tensão, fragilização pelo hidrogênio em várias formas etc.
O reconhecimento de que estes equipamentos não são isentos de defeitos conduz, inexoravelmente, aos estudos da interação entre propriedades dos materiais, tensões atenuantes reais (ao invés das tensões de projetos) e dos defeitos existentes, para que se possa executar uma análise de vida residual ou mesmo uma análise adequada ao fim que a se destina.
Com a adoção de novas técnicas de aperfeiçoamento, a fim de atender as mais
diversificadas áreas de manutenção e de otimização da frequência de manutenções
preventivas e corretivas é oportuno frisar, Nepomuceno (1989, p.806-807):
Por tais motivos insistimos que a Manutenção Preditiva exige, em primeiro lugar, pessoal devidamente qualificado e com conhecimento daquilo que irão fazer, com treinamento prático associado a conhecimentos ligados aos procedimentos que devem ser seguidos. O pessoal deve ter conhecimento da importância e influência de cada parâmetro e como interpretar as variações de cada um deles, sabendo exatamente o significado de cada variação. Assim sendo, deve ser iniciado um treinamento prático, iniciando-se com verificações e monitoramento de anomalias relativamente simples (rolamentos, balanceamento, desalinhamento, etc.), passando para casos mais complexos até atingir a monitoração integral com diagnósticos precisos e bastantes evoluídos. Com tal procedimento, será possível a qualquer instalação possuir, dentro de período relativamente curto, equipes habilitadas e treinadas, conseguindo manter a instalação operando sem praticamente problemas de paradas inesperadas.
27
Para adoção de qualquer método de análise preditiva em equipamentos
rotativos industriais automatizados ou não, sempre se deve atentar-se as normas
regulamentadoras atualizadas a fim de se ter uma análise refinada do estudo, de cada
área de atuação dentro da indústria, principalmente em tratando-se de assuntos
ambientais ligados aos contextos de matérias geradas pelos processos mecânicos de
equipamentos como por exemplos compressores volumétricos.
2.3 A APLICAÇÃO E IMPORTÂNCIA DO CONCEITO DO AR COMPRIMIDO EM
FACE DOS COMPRESSORES
No ambiente temos 21% de oxigênio, 78% de nitrogênio, 1% de gases como
argônio e dióxido de carbono e uma série de traço de outros gases que juntos formam
o ao ar, devido sua baixa densidade gases como o ar podem ser comprimidos, ao
contrário dos líquidos, a compressão obrigam as moléculas de ar ficarem juntas,
aumentando a densidade, a pressão do ar pode ser expressa em bar.
A primeira forma de comprimir o ar é por deslocamento, isto significa juntar uma
quantidade de ar e reduzir seu volume, como uma bomba de bicicleta ou um
compressor pistão, o volume de ar pode ser reduzido por outras formas também, por
meios de parafusos rotativos graduando-se e aumentando os espaços entre eles, ou
por dois tipos de parafusos ou roscas. Um segundo modo de comprimir o ar é por
compressão dinâmica, o ar é submetido a uma rotação rápida e acelerada, a energia
então é transformada em pressão, conforme o ar fica mais lento por expansão.
O ar comprimido é um recurso útil em praticamente em todos os processos de
fabricação, ele pode produzir movimento e energia necessário para as principais
ferramentas e máquinas dentro de um processo produtivo, também é uma fonte de
energia em muitos canteiros de obra, bem como em locais remotos com plataformas
petrolíferas e navio, ele aciona bloqueio e abertura de portas de trem. Quando o ar faz
parte de um processo de produção a força ativa é o ar, ele é capaz de transformar
toneladas de pó, material granulado e grãos, a alta pressão é indicada para ambientes
limpos e áreas de produção crítica. O ar comprimido também é um componente
valioso, na fermentação, combustão, liquefação e refrigeração, é também muito
utilizado para tratamento de gás ou para separação de ar, como os gases que formam
o ar não se misturam quimicamente o mesmo pode ser separado em oxigênio,
nitrogênio e argônio. A compressão também fornece oxigênio para purificação da
28
água e modelação de plástico por sopro, ela ajuda na respiração de pacientes e
fornece ferramentas precisas para ambientes hospitalares.
Na verdade, o ar comprimido tem papel em inúmeros produtos e serviços que
desfrutamos todos os dias, ou seja, ar tem capacidade de transformar objetos tudo
isso devido a máquinas mecanizadas ditas como compressores.
De acordo com Viana et al. (2012, p. 238):
O ar comprimido é uma forma de transporte de energia de enorme utilidade
e com inúmeras aplicações. Em muitos campos chega a competir com a eletricidade e, em alguns casos particulares, somente ele pode ser usado. Por exemplo, no interior das minas, onde podem existir gases explosivos, ou em trabalhos subaquáticos, onde existe o risco de descargas elétricas. Nas indústrias, o ar comprimido é muito empregado nas máquinas operatrizes, em motores pneumáticos, equipamentos de movimentação e transporte de materiais, ferramentas manuais, em sistemas de comando, controle, regulagem, instrumentação e na automação de processos. O ar comprimido também é usado nas instalações dos aeroportos, portos, hospitais, obras civis, nas minerações, postos de combustível, nos equipamentos de climatização e em diversos outros locais.
Para Viana et al. (2012, p 239):
Os compressores seguem dois princípios construtivos básicos: o volumétrico e o dinâmico. O compressor volumétrico, ou deslocamento positivo, opera com a redução de volume. O processo é intermitente e podem ser identificadas diversas etapas que formam um ciclo contínuo. Inicialmente o ar é admitido no interior de um espaço, que então é fechado. Depois disso, esse espaço sofre uma redução de volume e, por consequência, um aumento da pressão. Finalmente o espaço é aberto e o ar comprimido é liberado. Nos compressores dinâmicos, ou turbocompressores, a elevação de pressão é feita de forma bem diferente. Essa máquina é constituída basicamente de duas partes. Um rotor, peça rotativa munida de pás que transfere para um fluxo de ar a energia mecânica de uma fonte externa aumentando a sua velocidade e a sua temperatura. Depois esse fluxo de ar passa por um difusor, que é conjunto de pás fixas que converte uma parte da energia cinética em aumento de entalpia e elevando a pressão.
A partir destes princípios dada a importância para estes equipamentos
mecanizados, verifica-se então a necessidade de promover as ferramentas de
manutenção, atinentes ao processo de manutenção e empregar os conceitos teóricos
dada a importância do equipamento e para um crescimento mercadológicos industrial.
Neste preceito e diante do desenvolvimento histórico dessas máquinas, tange adotar
procedimentos adequados as mais variadas modelagens desses equipamentos.
29
2.3.1 DOS MODELOS DE COMPRESSORES
No contexto industrial devido às grandes exigências de maiores produtividades
as indústrias estão em constantes desenvolvimentos para melhores performances
para os compressores dentre estes é possível verificar a diversidade de máquinas
com as devidas características ao qual meio que que se necessita.Com a necessidade
a indústria durante o processo evolutivo, estudou maneiras de amplificar as variadas
modelagens afim de agregar o para o mercado produtivo equipamentos eficientes as
características exigidas.
Três são os principais tipos conceptivos alicerçaram durante a história dos
compressores para uso industrial.
Figura 3 - Dos tipos de Compressores
Fonte: Compressores: Guia Básico (2009, p. 55).
A figura acima retrata em forma de organograma, os tipos de compressores
existentes dentro do mercado industrial, sendo que cada tipo de compressor tem sua
especificidade quanto a sua utilização, isso devido a performance que o meio
necessita, por exemplo, hora pode-se trabalhar com grandes vazões e baixas
pressões, por outro momento podem-se trabalhar com grandes pressões e baixas
vazões e por faixas que intermediam pressões e vazões. Devido alguns processos
30
industriais ser mais precisos os compressores volumétricos rotativos têm uma grande
vantagem que se possibilita trabalhos manuais e automatizados com a rede de ar
comprimido de forma mais estabilizada (COMPRESSORES: GUIA BÁSICO,2009, p.
55).
Figura 4 – Das simbologias dos compressores.
Fonte: Compressores: Guia Básico (2009, p. 43).
A figura acima retrata as simbologias dos compressores volumétricos nas quais
retratam as faixas de vazões e pressões do mesmo. Estes compressores necessitam
de atenção da manutenção no que tange a lubrificação de suas partes móveis como
componentes e peças. Cada tipo de compressor tem sua característica própria devido
sua aplicabilidade, cada equipamento operador necessita de correta aplicação de
lubrificação, haja vista que a lubrificação dos componentes não se retém a penas a
óleo e sim podem ocorrer lubrificações com diferentes produtos como grafite ou
produtos isentos de petróleo.
31
Os compressores volumétricos são munidos de várias partes móveis, em sua
gama a manutenção destas máquinas não se atem a lubrificação de peças, mas opera
com intuito de realizar ajustes em peças, tubulações hidráulicas, realiza as
verificações de anormalidades em ruídos, vibrações mecânicas e aumento de
temperaturas em seus mancais além de tem como fundamental ponto de atenção no
que se diz respeito a pressões, volumes produzidos a determinadas taxas de tempos.
Com os tipos de compressores existentes definidos na figura acima, temos uma
classificação quanto as suas faixas de operações tanto em Pressões dadas e bar,
quanto suas Vazões em grandezas em Nm³/h, como segue figura abaixo, isso fará
com que a indústria faça a escolha correta do equipamento correto para o seu
processo produtivo:
Figura 5 - Diagrama de seleção do compressor
Fonte: Compressores: Guia Básico (2009, p. 62).
A figura acima informa alguns critérios para a correta escolha dos
compressores desta forma auxilia para melhor atender à necessidade do trabalho a
32
ser executado. Muito importante ressaltar que para melhor avaliação deve-se levar
em consideração os seguintes fatores: Pressões, Vazões de Ar fornecidas,
Refrigeração, Acionamento, Regulagem e Localização de Montagem, haja vista que
a altitude local também é um fator muito decisivo na escolha do equipamento, esses
fatores não tão só comprometem a performance do compressor como, dentro de um
plano de manutenção produtiva acarreta em paradas indesejadas, falhas pelo mau
dimensionamento atribuindo um custo muito maior no produto final
(COMPRESSORES: GUIA BÁSICO,2009, p. 63 a 70).
Uma das principais funções da manutenção preditiva em face dos
compressores volumétrico é garantir a disponibilidade do equipamento permitindo
obter parâmetros informações onde tais dados serão utilizados para um
dimensionamento adequado da intervenção, um dos primeiros passos e entender o
funcionamento dos compressores e verificar quais as técnicas a ser empregadas e
estabelecendo quais técnicas a serem empregadas.
Em face de um conceito estratégico, as técnicas preditivas em equipamentos
mecanizados tendem a três pilares que podem ser explorados para melhor
intervenção no equipamento com base no estado real que o mesmo se encontra,
diante do exposto os pontos importantes dentro destas técnicas preditivas são,
acompanhamento ou monitoração subjetiva, objetiva e contínua (Kardec e Nascif,
2009, p. 235).
33
3 ASCENÇÃO EM TECNOLOGIAS E NOVAS PERFORMANCES
3.1 QUANTO AOS PLANOS DE MANUTENÇÕES PREVENTIVA E PREDITIVAS
Importante salientar que a manutenção em equipamentos mecanizados, evolui
de forma a fazer com que equipamentos como compressores, de fundamental
importância para o processo industrial obtenha performance afim de atender não tão
só a atuação de seus peças e componentes das máquinas, mas também que
garantam a integridade física de seus mantenedores.
Segundo Viana (2013, p. 87), os planos de manutenção são:
Os planos de manutenção são um conjunto de informações necessárias, para
orientação perfeita da atividade de manutenção preventiva. Os mesmos representam, na prática, o detalhamento da estratégia de manutenção assumida por uma empresa. A sua disposição no tempo e espaço, e a qualidade das suas instruções determinam o tratamento dado pelo organismo mantenedor para com sua ação preventiva.
De acordo com Flogliatto e Ribeiro (2009, p. 241):
Os tipos de manutenção envolvem, basicamente, a manutenção corretiva, a
manutenção preventiva e a manutenção preditiva. A manutenção preditiva (que pode utilizar sensoriamento remoto, análise de vibrações, termografia e outras técnicas), quando viável, deve ser escolhida, pois ela permite reparo e substituições de peças sejam feitos exatamente quando necessários. Se não for possível de métodos preditivos, a segunda opção é a manutenção preventiva, que estabelece reparos e substituição a intervalos regulares. A manutenção corretiva, por sua vez, é feita depois da ocorrência da falha. Normalmente envolve maiores tempos de reparo (pois a atividade não foi planejada) e maiores custos, associados a horas mobilizadas, paradas de linha, perdas de produção e perda de qualidade. As formas básicas de organização de manutenção e são centralizadas e descentralizadas.
Desta maneira as manutenções centradas em confiabilidade devem atender
técnicas que possibilitem o real dinamismo do equipamento, para que não seja
realizado paradas planejadas prematuras, inferindo diretamente no processo fim de
produção.
3.2 TÉCNICAS DE MANUTENÇÕES PREVENTIVA E PREDITIVAS QUE INFEREM
A DISPONIBILIDADE DO FUNCIONAMENTOS DOS COMPRESSORES
Em uma linha de produção uma máquina quebrada representa prejuízo e perda
de produtividade, as máquinas em uma linha de produção não avisam quando irão
quebrar mas dão sinais, manter compressores funcionando em perfeitas condições é
34
o objetivo de qualquer manutenção, a manutenção preditiva é uma das maneiras, é
um tipo de manutenção que tem por objetivo prever o tipo de defeito os compressores
podem apresentar, se a manutenção preditiva for eficiente se reduz as paradas de
emergência e elimina a necessidade de desmontar o equipamento para descobrir qual
é o defeito, além disso se reduz os custo de manutenção além de aumentar a
produtividade dos compressores. Na pratica a manutenção preditiva nos possibilita
interpretar os sinais que as próprias máquinas dão, neste meio é acompanhado a
evolução dos sinais que os equipamentos ao longo da operação nos fornecem, por
exemplo fazer medições das vibrações, temperaturas do desempenho e de outros
fatores. Com todas as informações coletadas é possível prever com antecedência os
defeitos ou problemas que vão acontecer nos equipamentos.
Outrossim pode-se a partir de dados coletados perfazem-se diagnósticos, que
em manutenção preditiva significa tentar descobrir qual a origem e qual a gravidade
do problema, em face deste diagnóstico é passível a realização da análise de
tendência de falhas, que prevê o defeito antes que ele aconteça, evitando reparos
desnecessários acarretando em maiores produtividades.
Para Alan Kardec & Júlio Nascif corroborar e insta transcender o entendimento:
A manutenção preditiva é a primeira grande quebra de paradigma na manutenção e tanto mais se intensifica quanto mais o conhecimento tecnológico desenvolve equipamentos que permitam avaliação confiável das instalações e sistemas operacionais em funcionamento.
Seu objetivo é prevenir falhas nos equipamentos ou sistemas através de acompanhamento de parâmetros diversos, permitindo a operação contínua do equipamento pelo maior tempo possível. Na realidade, o termo associado à Manutenção Preditiva é o de predizer as condições dos equipamentos. Ou seja, a Manutenção Preditiva privilegia a disponibilidade à medida que promove a intervenção nos equipamentos ou sistemas, pois as medições e verificações são efetuadas com o equipamento produzindo (KARDEC E NASCIF, 2009, p. 45, grifo do autor).
De acordo com Viana (2013, p. 12):
Existem quatro técnicas preditivas, bastantes usadas nas indústrias nacionais que optaram por um programa desta envergadura; são elas: Ensaio por Ultrassom; Análise de Vibrações Mecânicas; Análise de óleos Lubrificantes e Termografia.
Neste campo tais tipos de análises técnicas de manutenção preditiva, tende a
determinar a necessidade correta de intervenção dos equipamentos mecanizados,
fazendo que que quaisquer peças ou componentes dos compressores performem de
tal modo a utilizar ao máximo sua vida útil. As técnicas preditivas como exame
ultrassônico, atribui indispensavelmente para indústria como metodologia de
qualidade e funcionalidade, apesar desta técnica ter seu início na década de 1929, o
35
cenário industrial inferiu que estes caracterizassem defeitos sem agredir a integridade
da peça ou componente analisado ou seja método não destrutivo (VIANA, 2013, p.
12).
Na atualidade estão acessíveis várias metodologias de manutenção preditiva
em equipamentos mecanizados como no caso dos compressores volumétricos, estas
técnicas descrevem de maneira eficaz a abordagem correta nestes tipos e máquinas,
atinentes a predizer características, multiparâmetros e as mais adequadas
ferramentas e instrumentos de medição para cada tipo de monitoração objetiva
fundamental e específica a características analisada, ligado a confiabilidade e pleno
desenvolvimento dos equipamentos como segue no quadro abaixo (KARDEC e
NASCIF 2009, p. 237 e 238, grifo nosso).
Quadro 1: Técnicas Preditivas separadas por classes de Equipamentos rotativos
MECÂNICA – EQUIPAMENTOS ROTATIVOS
Bombas Centrífugas e Rotativa, Motores Elétricos e Geradores,
Compressores, Ventiladores, Redutores e Multiplicadores, Turbinas a
Vapor, Turbinas a Gás
Condição Análise Instrumentos
Lubrificação
Qualidade do
Óleo
• Análise espectográfica
• Ferrografia
• Viscosidade
• Cromatografia gasosa
• Espectográfo
• Espectômetro de absorção atômica
• Cromatografia gasoso
• Ferrógrafo de leitura direta
• Viscosímetro
Condição Análise Instrumentos
Forças
Vibração
Deformação
Tensão
Ruído
• Análise de Vibração
• Verificação do balanceamento
• Verificação do alinhamento dos eixos
• Verificação de ruído
• Tensão de linhas
• Medidor, coletor e analisador de vibração
• Analisador de tempo real
• Lâmpada estreboscópica
• Alinhador mecânico
• Alinhador a laser
• Shok pulse meter
• Estetoscópio
• Dinamômetro
• Células de carga
• Verificador de tensão em correias
• Balanceadora
36
Condição Análise Instrumentos
Calor
Temperatura
• Temperatura em Mancais
• Temperatura de Carcaças
• Termômetro de contato
• Fitas indicadoras de
temperatura
• Lápis ou giz indicador
de temperatura
• Termômetros
infravermelhos
• Termógrafos
Fonte: KARDEC e NASCIF (2013).
Quadro 2: Técnicas Preditivas separadas por classes de Equipamentos estacionários
MECÂNICA – EQUIPAMENTOS ESTACIONÁRIOS
Vasos, Torres, Permutadores, Válvulas, Caldeiras, Tubulação,
Isolamento, Estruturas
Condição Análise Instrumentos
Espessura
Integridade
Corrosão
Erosão
Abrasão
Pitting
Trincas
Desgastes
• Medição de espessuras
• Detecção de trincas
• Detecção de dupla laminação
• Defeitos de solda
• Medição de espessura em películas de tinta
• Medidor de espessura ultrassônico
• Ultrassom
• Líquido penetrante
• Emissão acústica
• Raio X e α
• Magna Flux
• Zyglo (Líquido penetrante fluorescente)
• Medidor de espessura de tinta
• Gama Scan
• Cupons de perda de peso
Condição Análise Instrumentos
Forças
Fadiga
Deformação
Impacto
Ruído
Vibrações
• Análise de vibrações
• Células de carga
• Teste de pressão
• Teste hidrostático
• Teste de vácuo
• Detecção de trincas
• Analisador de vibração
• Straing-gages
• Conjunto de testes hidrostáticos de campo
• Estetoscópio
Condição Análise Instrumentos
Calor • Condução de calor • Termômetro de contato
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Temperatura
• Perda de calor
• Integridade de isolamento
• Vazamentos em purgadores
• Fitas indicadoras de
temperaturas
• Lápis ou giz indicador
de temperatura
• Termômetros
infravermelhos
• Pirômetros
• Termógrafos
• Tinta termossensível
Fonte: KARDEC e NASCIF (2013).
Os quadros 1 e 2 acima nos permite uma visão ampla das técnicas e
metodologias de multiparâmetros, além dos métodos de análise e as ferramentas
corretas a ser aplicada a cada área levando em consideração os fatores físicos, que
implicam no funcionamento dos compressores, apesar de apresentarem modelagem
rotativas estes equipamentos tem em suas componentes estruturas integradas que
geram manutenção preditiva e por se tratarem de equipamentos rotativos
estacionários, abrangem uma grande gama da engenharia mecânica.
3.3 ESTRATÉGIAS PARA DEFINIÇÃO DE MANUTENÇÃO PREDITIVA EM
COMPRESSORES
As ações preditivas como acompanhamento das condições das máquinas de
produção de ar são essenciais para garantir uma maior produtividade atingindo a
melhor performance do equipamento, mas interligado a esta metodologia estão as
estratégias como um bom plano de manutenção produtiva total.
Neste raciocínio, Herbert Ricardo Garcia Viana complementa que:
A determinação de que estratégia de manutenção, a serem aplicadas no processo produtivo, e seus subprocessos, é a base política de manutenção. Claro que o termo política de manutenção envolve um leque bem maior de variáveis do que apenas a escolha da forma de se fazer intervenções em máquinas. As ferramentas organizacionais que tronaram possível o perfeito exercício da manutenção, as técnicas de planejamentos, o perfil formativo do militante da área, os índices de qualidade e o sistema de gerenciamento formam as bases da estruturação da manutenção industrial em uma empresa (VIANA, 2013, p. 17).
No que tange os conceitos de manutenção como estratégias de fomentar os
plenos desenvolvimentos dos equipamentos os seguintes fatores dentro do meio
38
industrial devem ser caracterizados para se obter um fluxo ao desenvolvimento,
fatores estes como: Recomendações do Fabricante, Segurança do Trabalho e
Meio Ambiente, Características do Equipamento e Fator Econômico (VIANA,
2013, p. 17 e 18, grifo nosso).
Ademais, João Ricardo Barusso Lafraia, complementa que após ter sido levado
em consideração os fatores acima, é admissível determinar um plano de manutenção
coerente, efetivo a serviço do efeito do problema ou falha de qualquer equipamento,
estabelecendo métodos que sejam aplicáveis determinando eficientes custos de
manutenção, tais eles como; detectar, monitorar, restaurar, substituir, inspecionar,
mudar o projeto (LAFARAIA, 2001 p. 265).
Nesse passo é de todo oportuno destacar um sentido ao fluxo acima que o
papel da manutenção no sistema de qualidade no entendimento de Kardec e Nascif
(2009, p. 163):
O sistema de qualidade de uma organização é formado por vários subsistemas que se interligam através de relações extremamente fortes e independentes. Nesse contexto, a Manutenção tem papel preponderante. Como a sua missão é garantir a disponibilidade da função dos equipamentos e instalações, de modo a atender um programa de produção ou de um serviço com preservação do meio ambiente, confiabilidade, segurança e custos adequados, cabe a Manutenção fazer a coordenação dos diversos subsistemas fornecedores, aí incluídos a engenharia e o suprimento de materiais, entre outros, de modo que o cliente interno principal, que é a operação, tenha a instalação de acordo com as necessidades da organização para atingir suas metas empresariais (grifo do autor).
Quando inferimos sobre um fluxo de qualidade pode-se entender que a
dinâmica do processo produtivo tende, atender sem ausência a polivalência com
participação de pessoas ao processo contribuindo para sua melhoria, com a
profissionalizações de ações gerenciais, com a mudança cultural de paradigma para
um processo de sucesso, como ilustrado abaixo.
39
Figura 6 – Fatores de bloqueio para a Qualidade.
Fonte: Kardec e Nascif (2009, p. 168).
A figura acima retrata que apesar de haver um conhecimento teórico sobre
qualidade, a colocação das ações em práticas tende a elevar o comprometimento de
todas as pessoas junto ao fluxo do processo, isso faz com que haja um salto efetivo
num processo que que passa de improdutivo para produtivo, com adoções de novas
técnicas eleva a obtenção de melhores resultados com menor consumo de energia
capacitando as empresas serem mais produtivas (KARDEC e NASCIF, 2009, p. 168
e 169).
Ocorre que no decorrer dos anos houve muitos avanços tecnológicos para
aplicabilidade de planejamento e programação da manutenção como destaca (Viana,
2013, p. 161):
Na atualidade se torna cada vez mais difícil a um Planejamento de Controle da Manutenção trabalhar sem o auxílio de um software, diante do volume de informações a serem processadas; os controles manuais e as planilhas
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eletrônica são ineficazes, acarretando atrasos e pobreza da qualidade dos dados fornecidos para tomada de decisão gerencial. Esta tendência do mercado é comprovada quando verificamos que cerca de 89% das empresas consultadas pela ABRAMAM, utilizam (softwares) de manutenção, ou seja, já não há mais espaço para controles limitados e registros arcaicos como o cartão de tempo, instruções de manutenção em matrizes impressas, etc.
A reforçar o exposto acima, insta registrar o entendimento de Alan Kardec e
Júlio Nascif, que preleciona:
Melhores práticas são aquelas que se têm mostrado superiores em resultados; selecionados por processos sistemático e julgados como, boas ou de sucesso demonstrado. Benchmarking pode ser definido como um processo de identificação, conhecimento e adaptações de práticas e processos excelentes de organizações, de qualquer lugar do mundo, para ajudar uma organização a melhorar sua performance. JÁ Benchmark é uma medida, uma referência, um nível de performance, reconhecido como padrão de excelência para um negócio específico (KARDEC e NASCIF, 2009, p. 125).
Compreende-se então que para obter um o objetivo, como maiores
produtividades e melhores performances em equipamentos mecanizados deve-se
primeiramente haver investimentos em treinamentos e capacitação de pessoas que
monitoram, cuidam e realizam a manutenabilidade destes equipamentos. Neste
processo poderão haver vários níveis de habilitação, introdução de novos métodos e
ou instrumentos que sejam incorporados aos procedimentos praticados de modo que
retratem uma atmosfera de eficiência global no sistema de manutenção gerida.
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CONSIDERAÇÕES FINAIS
A utilização de equipamentos mecanizados como máquinas operatrizes de
fluxos compressível está presente na história da humanidade, desde o princípio,
advinda das necessidades das pequenas e grandes industrias para o auxílio de
tarefas, trabalhos e processos cotidianos. Ao longo dos anos, com o processo
desenfreado da industrialização ocorrida na Europa, o Brasil passou a se posicionar
e ganhar um forte impulso na década de 1930 e 1945, onde o mercado pressionou as
industrias a ter maiores produtividades nos processos mecanizados, norteando as
indústrias para mudanças de paradigmas com objetivo central de ter em seus
processos maior confiabilidade, menos manutenabilidade e maior disponibilidade dos
compressores volumétricos.
Nas indústrias brasileiras, o trabalho de equipamentos mecanizados em face
das manutenções dos mesmos de forma geral se resumia em quebra e conserta. Dada
a importância de aumentar a qualidade, produtividade e lucratividade dos produtos
finais, novos olhares surgiram para a manutenção dos equipamentos. Considerando
o exposto, as manutenções nestes equipamentos tiveram grande desenvolvimento no
que tange estudos científicos, testes analíticos físicos das propriedades térmicas da
matéria das maquinas operatrizes, com objetivos de substituir métodos corretivos das
falhas mecânicas.
Fundamentado neste contexto o progresso e desenvolvimento da manutenção
nos compressores volumétricos passou de manutenção conserta após a falha, ou
seja, manutenção corretiva para manutenção de prevenção, na qual dado tempo de
determinadas horas de trabalho dos equipamentos realizava-se a manutenção
preventiva. Partindo desse princípio a manutenção nestas máquinas tiveram um
grande impacto na economicidade do processo. Diante de tal situação notou-se a
necessidade de que os processos mecânicos destes equipamentos deveriam atender
a confiabilidade e maiores disponibilidades destas máquinas.
Com a implantação de novos métodos e técnicas multidisciplinares com
multiparâmetros na área da manutenção, mediantes a estudos científicos de
máquinas operatrizes dentro do processo industrial, foi introduzida uma nova
modalidade de manutenção, baseada na função de predizer, não tão só a vida útil dos
equipamentos mecanizados, mas destacar de forma precisa o prognóstico de cada
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componente composto nos compressores, isto é, modalidade esta conhecida como
manutenção preditiva.
A efetivação dos objetivos de tonar os equipamentos ou conjunto de peças
mecânicas mais capazes de atender melhores desempenhos e performances para os
mais diferenciados ramos industriais perfomando a contento, diante dos grandes
requisitos de produtividade industrial, só passou a ser praticado quando estudos de
fenômenos físicos, analises de vibrações e analises termodinâmicas conseguiram
vencer a distância entre conceitos teóricos e sua pertinente aplicação.
Esta revisão bibliográfica traçou os caminhos trilhados durante o passar dos
anos em face das necessidades requeridas pelas industrias no que tange aos
equipamentos mecanizados como compressores volumétricos.
Procedimentos rudimentares perderam espaços durante a evolução
tecnológica do país, funções estratégicas e normatizações de manutenção ampliaram
as visões de grandes empreendedores, no que tange a segurança operacional nos
equipamentos e das pessoas que realizam ao mantenimento das máquinas
operatrizes, além da preservação ambiental e a lucratividade obtida devida a
empregabilidade de novas técnicas no setor de manutenção.
No que concerne a evolução da manutenção preditiva, este trabalho acadêmico
pontuou de forma a tratar dos conhecimentos científicos da área de engenharia
mecânica industrial, como implantação de ferramentas gráficas computacionais,
preceituou a técnicas de avaliação em face da condição dos equipamentos rotativos,
em suma posicionou todas as ferramentas necessárias para análises preditivas com
o objetivo de ater uma manutenção produtiva total.
Com a implementação de técnicas preditivas e conscientização das equipes de
manutenção preventivas e preditivas, das novas metodologias de manutenção, devida
a vasta aplicabilidade de compressores volumétricos, dada a importância da qual este
equipamento tem, dentro dos processos mecânicos e produtivos industriais, nas quais
as indústrias e sociedades necessitam, a engenharia da manutenção ampliou os
estudos nas áreas de análises preditivas com estudos microscópicos de resistência
química e física, afim de aumentar a performance dos equipamentos mecanizados,
nesta mudança cultural de paradigma estudos pertinentes ao pleno desempenho e
desenvolvimento de peças e componentes destes equipamentos perfizeram a maiores
autonomias e disponibilidade traduzido em alta lucratividade nos processos.
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REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5462: confiabilidade e mantenabilidade: Rio de Janeiro, 1994.
COMPRESSORES: Guia Básico / Eletrobrás [et al.] Compressores: Guia básico. Brasília: Link Design, 2009.
FOGLIATTO, Flávio Sanson; RIBEIRO, José Luis Duarte. Confiabilidade e manutenção industrial. Rio de Janeiro: Elsevier, 2009.
HABERMANN, Josiane Conceição Albertini. As normas da ABNT em trabalhos acadêmicos: tcc, dissertação e tese: métodos práticos e ilustrações com exemplos de elementos pré-textuais e pós-textuais. São Paulo: Globus, 2009.
KARDEC, Alan; NASCIF, Júlio. Manutenção: função estratégica. 3. ed. Rio de Janeiro: Qualitymark, 2009.
LAFRAIA, João Ricardo Barusso. Manual de confiabilidade, mantenabilidade e disponibilidade. 1. ed. Rio de Janeiro: Qualitymark, 2001.
MOUBRAY, John. Reliability-Centered Maintenance. 2. ed. New York: Industrial Press Inc., 1997.
NEPOMUCENO, Lauro Xavier. Técnicas de manutenção preditiva. 1. ed. São Paulo: Bluchuer, 1989.
VIANA, Herbert Ricardo Garcia. PCM, planejamento e controle de manutenção. 1. ed. Rio de Janeiro: Qualitymark, 2013.
VIANA, Augusto Nelson Carvalho et al. Eficiência Energética: Fundamentos e Aplicações. 1. ed. São Paulo: Contraste Brasil, 2012.
XENOS, Harilaus Georgius d’ Philippos. Gerenciando a manutenção produtiva. Nova Lima: INDG Tecnologia e Serviços, 2004.