ultrassom - tcc lubrificação base condição

7/25/2019 Ultrassom - TCC Lubrificao Base Condio

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Estudos Tecnolgicos - Vol. 6, n 3: 122-139 (set/dez 2010)doi: 10.4013/ete.2010.63.02

ISSN 1808-7310

Anlise de desgaste em mancais de rolamento atravs

de lubrificao assistida por ultrassom

Bearing wear monitoring by ultrasound condition-based lubrication

Renato TrevisanEng. Mec, Engenheiro de Confiabilidade, Braskem

Aluno de Ps-Graduao em Eng. Materiais PPGEM/UFRGSAv. Osvaldo Aranha, 99, 6 andar - sala 610

Porto Alegre, RS, [email protected]

Afonso RegulyProf. Dr. da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia, Departamento de Metalurgia

Av. Osvaldo Aranha, 99, 6 andar - sala 610Porto Alegre, RS, [email protected]

Resumo Abstract Este artigo objetiva apresentar uma tcnica deidentificao de falhas em mancais de rolamento atento praticamente inexistente no Brasil. Ela refere-se mudana da tradicional lubrificao base-tempo,baseada em recomendaes de fabricante e frmulas

retiradas de bacos clssicos para a lubrificaobase-condio. Mancais de rolamento so peasobrigatrias em uma infinidade de equipamentos, emsua grande parte, rotativos. A tcnica mais difundidade identificao de falhas a anlise de vibrao, emseus mais diversos graus de tecnologia embarcada.No entanto, o que ocorre por inmeras vezes aidentificao da falha j em um estgio onde a falhano pode mais ser reparada, e sim apenas ter seudesenvolvimento monitorado. Isto, pois a freqnciade coleta de dados baseada em cartas de

severidade, e a falha pode se propagar de umaforma acelerada entre-medies. A partir desta novatcnica o que se busca proporcionar outra tcnicade manuteno preditiva conhecida por lubrificao,que por muitas vezes to menosprezada dentrodas indstrias, a aquisio de informaesimportantes a partir de coleta de ultrassom dosmancais. Desta forma se fornecem condies paraque a lubrificao atue de modo a auxiliar a tcnicade anlise de vibrao, evitando lubrificaes emdemasia e prevenindo a falta de lubrificante nosmancais, a partir de inspeo baseada em condio.

The aim of this article is to develop a root cause failidentification technique in rolling bearings almost notknown in Brazil up to now. This technique refers to thechanging from traditional time-based lubrication, doneupon manufacturers recommendation and formulas

taken from classic abacus to condition based lubrication.Rolling bearing are mandatory parts in a large amount ofequipments, especially in dinamics. The most knowntechnic for fail identification is vibration analysis, in itslots of technology degrees. However in many times theidentification is made in a stage of the fail where it is notpossible to fix, only it is possible to monitore it. Thatsituation happens because of data collection is madebased in severity charts, and fail can propagate in a fastmode between collections. With this condition basedtechnique, it follows to purpose to the other predictive

maintenance technique known as lubrication, which is somany times undervalued inside industries, the aquisitionof important information from bearing ultrasound datacollection. Since this important model apparatus aregiven to that lubrication acts in order to help vibrationanalysis technique to avoid over greasing and preventingbearing lack of lubrication, inspection based on condition.

Palavras-chave: rolamentos, ultrassom, lubrificao. Key words: rolling bearing, ultrasound, lubrication.


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Anlise de desgaste em mancais de rolamento atravs de lubrificao assistida por ultrassomRenato Trevisan, Afonso Reguly

1. Introduo

No mbito das empresas de classe mundial, a manuteno tem fator estratgico. Pois a

disponibilidade dos equipamentos por um tempo que tende ao infinito exigida cada vez mais. Desta forma,

existe uma constante busca por melhorias que se concentram muitas vezes em novas tecnologias. No

entanto, a mudana nos modos de execuo tradicionais da manuteno to ou mais importante que autilizao de novas tecnologias. muito importante quebrar paradigmas dentro de uma estrutura que

muitas vezes peca por ser demasiadamente pragmtica. preciso construir fatos e cenrios novos.

Dentro deste contexto, e sendo um dos expoentes de todo o convencionalismo apontado

anteriormente est a lubrificao, tcnica conhecida h milhares de anos, utilizada desde que se tem os

primeiros registros da humanidade, sob as mais diversas formas. Buscando acompanhar todo o

desenvolvimento que vrias tcnicas trouxeram manuteno, especialmente a partir dos anos 80 e 90, e

percebendo a importncia da lubrificao e dos lubrificantes dentro deste contexto, a NASA passou a testar

a tcnica de anlise por ultrassom. Esta tcnica j existente e que era amplamente utilizada em outros

segmentos tanto da manuteno como da medicina, para a inspeo e deteco de falhas de rolamentos,

mostrou que a mesma detectava falhas muito incipientes, inclusive antes da tcnica de vibrao e da

medio de temperatura (PEG, 2010).

Aps xito nos testes a NASA, a empresa americana UE Systems Inc. passou a comercializar o

aparelho que utilizava a referida tcnica, no final dos anos 90. A partir de ento, nos ltimos 10 anos esta

tcnica tem se difundido dentro do setor de manuteno, pois est aliada com os mais modernos conceitos

de manuteno preditiva base tempo.

No entanto, no Brasil esta tcnica ainda vem caminhando muito lentamente. So poucas as

empresas que se utilizam desta tecnologia, e mesmo as empresas de vanguarda ainda no do

lubrificao o valor que a mesma merece receber.

Sabe-se que a lubrificao tem um custo baixo, quando se compara com os custos da manuteno

onde ela est inserida. Conforme PETROBRAS (2010), estes custos ficam em torno de 5%. Estatisticamente,

sabe-se que a lubrificao inadequada e a contaminao so responsveis por 70% de todas as perdas

prematuras de rolamentos (Applied Industrial Technologies, 2010). A partir do momento em que o

desenvolvimento na pureza dos materiais para rolamentos levou reduo dos perigos por defeitos iniciaisde materiais, iniciaram-se os perigos de defeitos na superfcie devido contaminao do lubrificante, que

acabo por se tornar uma das maiores causas de falhas de rolamentos (Maru et al. , 2007). Considera-se que

no Brasil a manuteno corresponda a mais de 4% do faturamento bruto das empresas, conforme pode ser

verificado na Figura 1 (ABRAMAN, 2009).

Atravs deste rpido clculo mostrado chega-se (em uma anlise macro) a um valor de R$MM 4,2

perdidos pelas empresas brasileiras anualmente devido a problemas relacionados s falhas em rolamentos

causadas por problemas relacionados lubrificao. importante ressaltar que no esto contabilizados

nesta rpida anlise os lucros cessantes das empresas, alm de nenhuma outra varivel que possa estar

envolvida no contexto. Fala-se apenas em gastos com reposio de material e mo-de-obra envolvida.

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Figura 1: Custo anual da manuteno com base no PIB e custo total da manuteno/faturamento bruto (adaptadode Anurio da ABRAMAN, 2009).

A manuteno base condio o tipo de manuteno que propicia a maior assertividade do

investimento feito em manuteno. Isto porque neste modo de trabalho, a execuo de uma tarefa feita

apenas quando o monitoramento da condio da mquina fornece subsdios para tal, inclusive indicando o

tipo de problema a ser enfrentado, alm de prevenir maiores conseqncias. Segundo Almeida (2007), a

manuteno preditiva uma filosofia ou atitude que usa a condio operacional real do equipamento e

sistemas da planta industrial para otimizar a operao total da planta industrial.

Segundo mtodos tradicionais de manuteno, trabalha-se com manuteno base tempo, sendo

que este tempo por sua vez estimado em anlises estatsticas do histrico de uma gama vastssima de

equipamentos. Por outro lado, a manuteno base condio fornece consistentes subsdios para execuo de

uma interveno, sempre considerando que os equipamentos podem ser de um mesmo modelo, no entanto

mesmo assim cada um tem um comportamento individual.

As intervenes para manuteno nos equipamentos em empresas de classe mundial so vistas

como uma oportunidade para se aumentar a confiabilidade de projeto (Lima e Souza, 2003).

2. Modos de Falha dos Mancais de Rolamentos

As anlises da causa das falhas de rolamentos podem ser bastante facilitadas utilizando-se guias

desenvolvidos pelas prprias empresas fabricantes dos mesmos. Nestes guias pode-se encontrar figuras que

ilustram a falha ocorrida, bem como as provveis causas e as formas de evitar os danos.

As Figuras 2 a 18 ilustram falhas ocorridas devido a desvios de lubrificao e/ou lubrificante. Ambas

so originadas em longos estudos desenvolvidos e esto apresentadas normalmente em um Guia de

Diagnstico Rpido de Ocorrncias em Rolamentos (NSK, 2001; SKF, 2005).


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Figura 2: Anel interno de rolamento de contato angular(adaptado de NSK, 2001).Sintoma: escamamento em metade da circunferncia da

pista.Causa: lubrificao deficiente gerada pela entrada defluido de corte no interior do rolamento.

Figura 3: Anel interno de rolamento autocompensador derolos. (adaptado de NSK, 2001).Sintoma: escamamento em apenas uma carreira.Causa: lubrificao deficiente.

Figura 4: Anel interno de rolamento de contato angular

(adaptado de NSK, 2001).Sintoma: ao longo da pista ocorre descascamento.Causa: lubrificao deficiente.

Figura 5: Ampliao da Figura 4 (adaptado de NSK, 2001).

Figura 6: Rolamento autocompensador de rolos da Figura3(adaptado de NSK, 2001).Sintoma: o descascamento ocorreu no centro dasuperfcie de rolamento de rolos.Causa: lubrificao deficiente.

Figura 7: Anel externo de rolamento autocompensador derolos (adaptado de NSK, 2001).Sintoma: o descascamento ocorreu prximo borda.Causa: lubrificao deficiente.


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Figura 8: Anel interno de rolamento de rolos cnicos.(adaptado de NSK, 2001).Sintoma: arranhadura na face do rebordo do anel interno.Causa: partculas oriundas do desgaste misturadas aolubrificante e rompimento do filme lubrificante devido aoexcesso de carga.

Figura 9: Rolos de um rolamento de dupla carreira de roloscilndricos. (adaptado de NSK, 2001).Sintoma: arranhadura na face lateral do rolo.Causa: lubrificao deficiente e carga axial excessiva.

Figura 10: Anel interno de rolamento de rolos cilndricos(adaptado de NSK, 2001).Sintoma: escorregamento ocorreu circunferencialmentena superfcie da pista.Causa: escorregamento dos rolos por excesso de graxa.

Figura 11: Anel externo do rolamento da Figura 10(adaptado de NSK, 2001).Sintoma: escorregamento ocorreu circunferencialmente nasuperfcie da pista.Causa: escorregamento dos rolos por excesso de graxa.

Figura 12: Rolos de rolamento axial de rolos cnicos (adaptado de NSK, 2001).Sintoma: trincas na face dos rolos.Causa: gerao de calor devido deficincia de lubrificao no contato com o rebordo do anel interno.


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Figura 13: Anel interno de rolamento autocompensadorde rolos (adaptado de NSK, 2001).Sintoma: pista com alterao na colorao. Partes dagaiola laminadas na superfcie da pista.Causa: lubrificao insuficiente.

Figura 14: Rolos do rolamento da Figura 13 (adaptado deNSK, 2001).Sintoma: rolos com alterao na colorao. Partculas dagaiola laminadas na superfcie do rolamento.Causa: lubrificao insuficiente.

Figura 15: Anel externo de rolamento de rolos cilndricos(adaptado de NSK, 2001).Sintoma: oxidao na face de rebordo e superfcie da

pista.Causa: lubrificao deficiente devido penetrao de

umidade.

Figura 16: Anel interno de rolamento autocompensador derolos (adaptado de NSK, 2001).Sintoma: corroso na superfcie da pista no espaamentodos rolos.Causa: entrada de gua no lubrificante.

Figura 17: Anel interno do rolamento de contato angular(adaptado de NSK, 2001).Sintoma: alterao na colorao da superfcie da pista.Causa: gerao de calor devido lubrificao deficiente.

Figura 18: Anel interno do rolamento de quatro pontoscontato angular (adaptado de NSK, 2001).Sintoma: alterao na colorao da superfcie da pista.Causa: gerao de calor devido lubrificao deficiente.

3. Freqncias Audveis e Inaudveis

As ondas acsticas ou som propriamente dito so classificados de acordo com suas freqncias e

medidos em ciclos por segundo, ou seja, o nmero de ondas que passam por segundo pelos nossos ouvidos.

A unidade ciclos por segundos normalmente conhecida por Hertz, abreviatura Hz. Assimsendo se houver um som com 280 Hz, significa que por segundo passam 280 ciclos ou ondas por nossos


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ouvidos. Note que freqncias acima de 20.000 Hz so inaudveis denominadas freqncias ultrassnicas e

as abaixo de 20 Hz infra-som.

No campo de Audibilidade das Vibraes Mecnicas, considera-se 20 kHz o limite superior audvel e

denomina-se a partir desta, freqncia ultrassnica. .

Figura 19: campo da audibilidade das vibraes mecnicas (adaptado de Andreucci, 2003).

3.1 O ouvido humano

O ouvido consiste em 3 partes bsicas - o ouvido externo, o ouvido mdio, e o ouvido interno. Cada

parte serve para uma funo especfica para interpretar o som. O ouvido externo serve para coletar o som e

o levar por um canal ao ouvido mdio. O ouvido mdio serve para transformar a energia de uma onda

sonora em vibraes internas da estrutura ssea do ouvido mdio e finalmente transformar estas vibraes

em uma onda de compresso ao ouvido interno. O ouvido interno serve para transformar a energia da onda

de compresso dentro de um fludo em impulsos nervosos que podem ser transmitidos ao crebro. As trs

partes do ouvido podem ser vistas na Figura 20, a seguir.

Figura 20: O ouvido humano (adaptado de Surtec Surdez e Tecnologia, 2010).


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4. O ultrassom

4.1 Princpio do ultrassom

O som nada mais do que uma vibrao mecnica que se propaga elasticamente pelo ar, a uma

velocidade mdia de 344 metros por segundo a temperatura de 20 graus (Hallyday et al. , 1994). Conforme

j comentado no item 3, ondas ultrassnicas so ondas de som que atravessam o alcance de escuta humano

(maiores que 20kHz). Para serem detectadas, precisa-se usar equipamentos com a capacidade de receber

freqncias ultrassnicas e convert-las em correspondentes sons audveis.

Freqncias ultrassnicas viajam atravs de qualquer meio (ar, gua, vidro, metal, etc) em uma

natureza bastante direcional, diferentemente dos sons audveis, que se dispersam em todas as direes.

Ultrassons so ondas de som de baixa energia, portanto so rapidamente absorvidas pelo meio atravs do

qual viajam. As ondas snicas e as ultrassnicas diferenciam-se conforme as Figuras 21 e 22.

Figura 21: Ondas ultrassnicas comprimento deonda variando de 0,32cm a 1,6cm (Hall e Rienstra,2003).

Figura 22: Ondas snicas comprimento de ondavariando de 1,7cm a 17m (Hall e Rienstra, 2003).

A partir das diferenas fsicas das ondas mostradas nas Figuras 21 e 22, pode-se entender melhor

como o ultrassom prov vantagem no monitoramento de condio. Os sons em baixa freqncia, sendograndes, tendem a manter uma grande intensidade do volume do som atravs de distncias maiores que os

sons de alta freqncia. Os sons em alta freqncia, tendo magnitudes menores que os sons em baixa

freqncia, no viajaro to longe. Portanto, a amplitude cair rapidamente medida que as ondas de som

em alta freqncia se movam a partir do gerador do som. E justamente pela caracterstica da onda

ultrassnica ser bastante direcional que com ela se torna fcil identificar a origem do ultrassom, mesmo em

ambientes ruidosos (como os ambientes industriais, por exemplo).

Quando se utiliza o equipamento ultrassom como ferramenta de manuteno preditiva em planta

industrial, se descobre que os rudos de fundo (lixadeira, mquina de solda, etc.), so normalmente muitoabaixo em relao aos sinais de ultrassom que detectado, tais como efeito descargas eltricas, pontos de

vazamentos e rolamentos mal lubrificados, ficam muito evidentes. Neste meio o equipamento pode rejeitar

um alto nvel de rudos de fundo focando na faixa de freqncia desejada de sons.

Um tpico ambiente industrial pode conter nveis de rudo de fundo em excesso. De 100 dB de rudo

numa faixa audvel que se est ouvindo, somente 15 dB de rudo esto em torno de 40 kHz. Por causa do

alto nvel de rudos de fundo em ambientes industriais profundamente necessrio que os fones de ouvido

sejam utilizados para minimizar os efeitos dos rudos de fundo na audio. Os fones de ouvido so capazes

de bloquear um alto valor em dB de rudos de fundo quando corretamente utilizados.


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Ondas de sons de baixa freqncia (audveis) tendem a percorrer grandes distncias, refletindo em

paredes, equipamentos, etc., antes de atenuar completamente. Essas reflexes se adicionam aos rudos de

fundo numa faixa audvel. Pelo contrrio, o ultrassom normalmente atenuado completamente

(principalmente por transmisso, interferncia e disperso do feixe) antes deste ter uma chance para refletir.

Esta rpida atenuao tende a manter nveis de fundo de ultrassom baixo mesmo nos piores ambientes. Por

causa do baixo nvel de fundo de rudos ultrassnicos em ambientes industriais possvel aumentar a

amplitude de pequenos sinais produzidos por vazamentos e rolamentos na faixa ultrassnica para

apresentar informaes teis.

4.2 Inspeo e medio do sinal de mancais

As falhas de rolamentos iniciam-se em altas freqncias, acima do limite audvel. Desta forma, com

a medio da energia gerada pelo rolamento na regio ultrassnica possvel solucionar problemas

(principalmente os relacionados com lubrificao) de forma bastante antecipada, comparando-se com as

outras tcnicas de preditiva at ento utilizadas. James e Ly (1995) afirmaram que investigaes prvias j

vinham demonstrando que mtodos de emisso acstica tm a capacidade de deteco mais antecipada que

a alcanada atravs dos dados de vibrao. Os nveis do sinal ultrassnico sobem medida que o

lubrificante na rea da pista de rolamento diminui (Johnson, 2010). A converso de sinal ultrassnico para

audvel pelo aparelho feito atravs de tcnica chamada heterdina, que nada mais do que a

demodulao do sinal de uma forma similar a um rdio AM (UE Systems INC., 2004). Enquanto ns no

podemos ouvir ondas de rdio, este mtodo nos ajuda a identificar facilmente diferentes vozes e

instrumentos musicais quando ns escutamos o rdio. De forma anloga este processo heterdino prov

uma precisa traduo do ultrassom produzido ao operar um equipamento e permite aos usurios diferenciar

o som de um componente do outro. Aliado utilizao de fones de ouvido para uma melhor audio dos

sons gerados em meio a um ambiente industrial ruidoso, permitem ao inspetor identificar se um mancal est

mais ou menos ruidoso que outro.

Esta tcnica utilizada principalmente em mancais de motores lubrificados a graxa. A partir dela,

pode-se identificar rolamentos com pouca ou sem lubrificao e com desgaste avanado. Tambm se

consegue impedir a lubrificao em excesso, que causadora de muitas falhas nos equipamentos

lubrificados a graxa, pois gera superaquecimento, alm de vazamentos externos e internos ao equipamento.

Abaixo so ilustradas duas situaes. Na Figura 23, tem-se uma falha gerada por falta de lubrificante em

mancal de rolamento. J na Figura 24 mostrado um rolamento com falha gerada por contaminao do

lubrificante.


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Figura 23: Rolamento com falha causada por falta delubrificao (Braskem/Triunfo, 2007).

Figura 24: Rolamento com falha causada por contaminaodo lubrificante com gua (Braskem/Triunfo, 2008).

5. Materiais e Mtodos

5.1 Motivao para escolha do Projeto Experimental

A Braskem Unidade de Insumos Bsicos localizada em Triunfo, Rio Grande do Sul, uma das 23

Unidades de Negcio da Braskem. Nesta Unidade trabalham 900 trabalhadores diretos e 2000 indiretos. A

Unidade participa com cerca de 35% (mais de 2 milhes de toneladas/ano) da produo de petroqumicos

bsicos do Brasil.

Dentro desta Unidade, existem 1668 motores eltricos, dos quais 540 possuem mancais lubrificados,

e destes 504 so lubrificados a graxa.

A partir deste nmero final de motores eltricos lubrificados com graxa, foram definidas duaspremissas para a escolha do grupo de motores que faria parte do projeto experimental de lubrificao por

condio:

- os motores obrigatoriamente deveriam ser classificados como motores crticos, ou seja, uma

eventual parada espria destes equipamentos acarretaria em altos custos de reparo, perdas para a Produo

e riscos relacionados segurana, saudade, meio ambiente e Segurana de Processo;

- o trabalho deveria ser feito em motores que so considerados Bad Actors , ou seja, equipamentos

que esto entre os que mais falham, dentro da sua categoria.

Desta forma, foram ento escolhidos em um primeiro momento os motores eltricos de uma das

Torres de Resfriamento da Unidade, responsveis pelo acionamento dos ventiladores que tm a importante

funo da troca trmica da gua utilizada para resfriamento no Processo Industrial. Esta bateria de

motores eltricos composta de 12 motores. Estes equipamentos so considerados bad actors pois a graxa

utilizada para a lubrificao dos mancais de rolamentos dos mesmos no suporta o perodo recomendado

pelo fabricante, e por isso alterou-se o Plano de Lubrificao destes motores para que a relubrificao seja

feita a cada 15 dias, com uma quantidade reduzida de lubrificante. No entanto, esta relubrificao constante

j gerou inmeros problemas, dentre os quais alguns so ilustrados abaixo.


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Figura 25: Rolamento de motor eltrico lado oposto aoacoplamento com graxa em demasia, causadora desuperaquecimento (Braskem/Triunfo, 2010).

Figura 26: Rolamento de motor eltrico lado acoplado comgraxa em demasia, causadora de superaquecimento(Braskem/Triunfo, 2010).

Figura 27: Motor eltrico que sofreu curto circuito entrefases na cabeceira de bobinas. A causa bsica da falha foicontaminao com acmulo de graxa na respectivacabeceira, que bloqueou totalmente a possibilidade derefrigerao entre as bobinas (Braskem/Triunfo, 2010).

Figura 28: Motor eltrico que sofreu curto circuito entrefases na cabeceira de bobinas. A causa bsica da falha foicontaminao com acmulo de graxa na respectivacabeceira, que bloqueou totalmente a possibilidade derefrigerao entre as bobinas (Braskem/Triunfo, 2010).

5.2 Caracterizao do aparelho para as medies

Segundo Murphy e Rienstra (2009), o sensor ultrassnico de contato um dispositivo piezoeltrico

similar em muitas formas a um acelermetro. A diferena a freqncia de resposta requerida.

Um acelermetro tipicamente projetado para prover uma resposta em freqncia ampla e linear

quando conectado a uma mquina. Um acelermetro de linha deve ter uma medio linear em range at 10

ou 15kHz, +/- 3dB. Um detector ultrassnico normalmente trabalha em apenas uma estreita faixa de

freqncia tipicamente entre 36 e 40kHz, e por isso o sensor ultrassnico de contato otimizado para

apenas esta freqncia.

Conforme comentado anteriormente, para fazer o som inaudvel tornar-se audvel, utiliza-se a

tcnica heterdina. Em outras palavras, se voc iniciar com um sinal de 36kHz e mistur-lo com outro sinal

de freqncia 38kHz, voc ter um sinal final de 2kHz e de 74kHz. Voc no poder ouvir 36kHz, maspoder ouvir 2kHz. Alm disso, a natureza do sinal original permanece inalterada.


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Para se fazer as medies utilizou-se um aparelho coletor de dados de ultrassom, similar ao

aparelho mostrado abaixo.

Figura 29: Ilustrao do aparelho SDT170MD (adaptado do site SDT 170,2010).

Figura 30: Ilustrao dos acessrios aplicveis para o monitoramento de condiodos mancais de rolamento. Da esquerda para a direita:(i) sensor tipo caneta;(ii) derivao para rosqueamento do acelermetro e acoplamento da bomba degraxa; (iii) acelermetro; (iv) sensor magntico;(v) cabo de extenso;(vi)aparelho coleto; (vii) fones de ouvido (Braskem/Triunfo, 2010).

Para fazer a leitura do som, o cristal piezoeltrico capta as ondas ultrassnicas recebidas, e como

tem a espessura calculada para ressonar na freqncia citada anteriormente, este ento altera suas

propriedades eltricas e gera um sinal de tenso proporcional.

A apresentao dos dados coletados se d atravs do sinal de tenso gerado pelo sensor

ultrassnico, porm em decibel (dBV). uma medida adimensional da razo entre duas tenses ( V ) e

obtida a partir da equao 1 (Murphy e Rienstra, 2009). A definio do dB obtida com o uso do logaritmo,

o que torna possvel substituir multiplicao e diviso por soma e subtrao. Na Tabela 1 encontra-se uma

breve converso entre a medida dBV e a tenso V.

=

010log20 X

X X

dB (1)

sendo :

dB X = Medida da Razo entre X e 0 X ; X = Valor da tenso medida;

0 X = Valor da tenso de referncia (1 V ).

Tabela 1: Converso de valores, de dBV para V (adaptado do site SDT 170, 2010).

40 V dB 20 V dB 6 V dB 0 V dB -6 V dB -20 V dB -40 V dB

100 V 10 V 2 V 1 V 0,5 V 0,1 V 0,01 V


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Para se interpretar os dados da Tabela 1, deve-se verificar que o valor de 6 V dB , por exemplo,

equivale duplicao do valor de tenso V , pois esta altera-se de 1 para 2 V . Este mesmo conceito

deve ser aplicado para todos os valores apresentados. Da mesma forma, um aumento de 40 V dB equivale

a um aumento de 100 vezes na tenso gerada.

5.3 Definio do modo de coleta de dados

Para se coletar os dados de ultrassom dos mancais de rolamento, era inicialmente necessrio

montar uma base de dados, a fim de se garantir quais valores de leitura correspondiam a uma condio

normal dos motores e quais correspondiam a uma condio de alarme, onde era necessria a relubrificao.

Por isso, todas as leituras de dados de ultrassom no perodo inicial de testes, correspondente a

trs meses, foram acompanhadas da leitura de vibrao da mquina. A seguir, o local da coleta de

ultrassom caracterizado, bem como as mquinas onde a mesma era feita.

Figura 31: Ilustrao da bateria de motores eltricos ondefoi feita a coleta de dados de ultrassom (Braskem/Triunfo,2010).

Figura 32: Momento da coleta de dados em um dosmotores, com a utilizao do sensor magntico(Braskem/Triunfo, 2010).

Figura 33: Momento da coleta de dados em um dos motores, com a utilizao do sensor tipo caneta (Braskem/Triunfo,2010).


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6. Discusso dos resultados

Aps os 3 meses da primeira fase do Projeto Experimental, foram feitas 10 leituras em cada um dos

12 motores, totalizando 120 leituras, sendo que para cada valor de V dB encontrado se tem tambm a

acelerao medida com o coletor de dados de vibrao.

6.1 Assertividade das lubrificaes

Como j era esperado, a assertividade da lubrificao base tempo, at ento o mtodo utilizado

nestes motores, muito baixa, ou seja, a lubrificao base tempo no considera se o equipamento recebeu

manuteno poucos meses atrs, enquanto outro equipamento ao lado recebeu manuteno h vrios anos,

ou ento se um deles est submetido a uma condio muito mais severa de operao, por exemplo.

A Tabela 2 mostra os equipamentos acompanhados, as datas das medies, e a necessidade de

relubrificao.

Tabela 2: Assertividade da lubrificao base condio X lubrificao base tempo.

Equipamento 24/jun 8/jul 15/jul 22/jul 29/jul 4/ago 19/ago 3/set 17/set 1/out01A01B01C01D01E01F01G

01H01J03A 03B03C

Legenda:Houve necessidade de lubrificao?..... Sim..... No..... Equipamento parado

Considerando-se o perodo de lubrificao base condio, foram feitas 25 relubrificaes. Se tivesse

sido mantida a lubrificao base tempo, com relubrificao a cada 15 dias, seriam feitas 84 relubrificaes.Alm disso, pode-se perceber que durante os trs meses, no foi necessrio lubrificar 04 dos motores, ou

seja, para estes motores seriam bombeadas 96 gramas (visto as 12 gramas que constavam no Plano a cada

15 dias) desnecessariamente, e que contribuiriam fortemente para os problemas relacionados lubrificao

excessiva.

Assim sendo, das 84 lubrificaes que seriam feitas em base-tempo, apenas 33 coincidiriam com a

lubrificao executada a partir do monitoramento de condio, o que corresponde a uma assertividade de

aproximadamente 40% no plano de lubrificao base-tempo, o que um resultado muito baixo,

principalmente considerando-se empresas de classe mundial.


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6.2 Comparao das leituras de ultrassom e vibrao

Conforme comentado anteriormente, foi considerado o apoio da tcnica de anlise de vibrao, j

utilizada h muitos anos na empresa, para auxiliar a embasar a formao da base de dados para a coleta de

dados de ultrassom. Esta comparao demonstra claramente a eficincia da lubrificao quando h alterao

de sinais de energia em alta freqncia. As Figuras 34 a 36 mostram um exemplo tpico da queda dosvalores de vibrao medidos em acelerao para o motor 01B, antes e aps a relubrificao feita em 1 de

outubro de 2010, demonstrando a eficcia citada.

Figura 34: Ilustrao do carpete de acelerao devibrao do motor 01B com valores acima do normal,

porm sem picos de alta amplitude ao longo da faixa defreqncia medida, um indicativo clssico de falta delubrificao. A medida foi tomada no rolamento ladoacoplado, instantes antes lubrificao de 01/outubro

(Braskem/Triunfo, 2010).

Figura 35: Ilustrao do carpete de acelerao devibrao do motor 01B com valores dentro do normal aolongo da faixa de freqncia medida. A medida foi tomadano rolamento lado acoplado, instantes antes lubrificaode 01/outubro (Braskem/Triunfo, 2010).

Figura 36: Ilustrao do valor global de acelerao de vibrao do motor 01B, medido no rolamento lado acoplado. Estassinalado o momento da relubrificao de 01/outubro, onde o valor da acelerao apresentou queda de 1,399g para0,647g (Braskem/Triunfo, 2010).


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7. Concluses

Diferenas a partir de 8 V dB na medio do ultrassom correspondem a um sinal de alerta, onde

haveria a necessidade da relubrificao (Hall e Rienstra, 2009; Goodman, 2003). O que se percebeu no

experimento prtico que este guia causa X efeito dos fabricantes dos coletores de dados de ultrassom

no reflete a regra nas medies executadas.

Em muitos casos, como o detalhado nas Figuras 34 a 36, a coleta de ultrassom indicou valores

dentro da faixa normal (10 a 16 V dB ) para o histrico deste equipamento, apesar de um som bastante

diferente do normal, ouvido a partir dos fones. Para certificar-se da real existncia de um problema, foi feita

a medio de vibrao que, conforme detalhado nas figuras citadas, mostrou a necessidade de relubrificao.

Comprovadamente, aps a lubrificao a acelerao (energia transmitida pelo rolamento devido aos choques

internos) caiu de 1,399g para 0,647g, enquanto que o valor do ultrassom caiu cerca de 2 V dB em cada

mancal medido. De qualquer forma, existe a atenuante de que a tcnica ainda est em fase experimental, e

o fator humano na medio tambm precisa ser considerado e nesta fase do experimento ele tem, semdvida, influncia significativa.

Alm disso, observou-se que o software onde possvel o armazenamento dos dados coletados

muito limitado, pois no trabalha em rede e no tem funes alm das bsicas. mais interessante criar um

controle em planilha eletrnica para poder extrair grficos de tendncias, por exemplo.

Por outro lado, neste perodo de medies pde-se constatar a assertividade das medies, que

comprovaram que a lubrificao base tempo acerta o momento da falta de lubrificante em menos da

metade das vezes. Alm disso, no momento da lubrificao, o executante est s cegas, pois a quantidadede graxa obtida atravs de uma frmula, porm ningum vai saber se esta realmente suficiente para a

situao enfrentada pelo equipamento naquele momento. Da mesma forma, no caso de haver a necessidade

de uma relubrificao por demanda do intervalo entre relubrificaes excedido, tambm o equipamento

pode no estar necessitando de lubrificante, pois pode ter ficado um tempo considervel desde a ltima

interveno sem trabalhar, por exemplo.

Pelos motivos citados no pargrafo anterior, principalmente, a tcnica da lubrificao base condio

muito bem-vinda ao mundo da manuteno, pois ir quebrar muitos paradigmas existentes, alm de

permitir uma readequao da mo-de-obra para execuo destas atividades, pois os mesmos iro aosequipamentos, aps uma boa base de dados montada, menos vezes que na sistemtica tradicional. Isto

permitir aos Gestores direcionar a mo-de-obra para inspees que agreguem muito mais no dia-a-dia.

O ganho na reduo da quantidade de graxa marginal, no entanto o aumento da confiabilidade

dos equipamentos de extrema importncia para as empresas, visto a necessidade cada vez mais premente

de equipamentos com vida til tendendo ao infinito.


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Referncias

ABRAMAN. 2009. Documento nacional 2009 A situao da manuteno no Brasil. Disponvel em:http://www.abraman.org.br . Acesso em: 30/09/2010.

ALMEIDA, M.T. 2007. Manuteno preditiva.Revista Indstria em Foco , 1 :4-6

ANDREUCCI, R. 2003. Aplicao industrial: ensaio por ultrassom. So Paulo, ABENDE, 80 p.

APPLIED INDUSTRIAL TECHNOLOGIES. 2010. Bearing Facts . Disponvel em:http://web.applied.com/base.cfm?page_id=3549. Acesso em: 17/09/2010.

BRASKEM/TRIUNFO. 2007-2010. Histricos de manuteno em equipamentos industriais.

GOODMAN, M. 2003. Condition-based lubrication using ultrasound technology. Machinery Lubrication,

2003 (9). Disponvel em http://www.machinerylubrication.com/Read/535/condition-based-lubrication.Acesso em: 17/09/2010.

HALL, J.; RIENSTRA, A. 2003. Applying acoustic vibration monitoring to predictive maintenance.Maintenance World. Disponvel em : www.maintenanceworld.com/Articles/rienstraA/ultrasonic.pdf. Acesso em: 29/07/2010.

HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; MERRILL, J. 1994.Fundamentos da fsica: gravitao, ondas e termodinmica.3 ed., Rio de Janeiro, LTC, 280 p.

JAMES, L.C.; LI, S.Y. 1995. Acoustic emission analysis for bearing condition monitoring. Wear, 185 (1-2):67-74. http://dx.doi.org/10.1016/0043-1648(95)06591-1

JOHNSON, M. 2010. Developing an electric motor lubrication plan. Tribology & Lubrication Technology ,66 (9):34-40.

LIMA, C.R.C.; SOUZA, S.S. 2003. Manuteno centrada em confiabilidade como ferramenta estratgica. In: ENCONTRO NAC. DE ENG. DE PRODUO (ENEGEP), XXIII, Ouro Preto, 2003. Anais... Ouro Preto,Brasil, 8 p.

MARU, M.M.; CASTILLO, R.S.; PADOVESE, L.R. 2007. Study of solid contamination in ball bearing through

vibration and wear analyses. Tribology International , 40 (3):433-440.http://dx.doi.org/10.1016/j.triboint.2006.04.007

NSK. 2001. NSK BEARING DOCTOR.Diagnstico Rpido de Ocorrncias em Rolamentos . So Paulo, 36 p.

MURPHY, T.; RIENSTRA, A. 2009.Hear more: a guide to using ultrasound for leak detection and conditionmonitoring. Fort Myers, Reliabilityweb.com, 166 p.

PEG PLATINUM ENERGY GROUP. 2010. Bearing Failure. Disponvel em:http://www.enerchecksystems.com/ bearings.html. Acesso em: 02/11/2010.

PETROBRAS. 2010. Disponvel em: http://www.br.com.br. Acesso em: 15/09/2010.


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SDT 170 MD. 2010 - Disponvel em: http://www.sdthearmore.com/products/sdt170. Acesso em:14/10/2010.

SKF - SKF DO BRASIL. 2005. Tabela de possveis falhas em rolamentos. Disponvel emhttp://www.skf.com/portal/skf_br/home/literature?contentId=514292. Acesso em 21/09/2010.

SURTEC - SURDEZ E TECNOLOGIA. 2010.Ouvido humano . Disponvel em: http://surtec.sur10.net/audicao-e-som/ouvido-humano/. Acesso em: 21/09/2010.

UE SYSTEMS INC., 2004. Lubrication handbook, Ultrasonic Condition-Based Lubrication. 7 p. Disponvel em:http://www.uesystems.com/media/19241/lubrication%20guide.pdf. Acesso em: 17/08/2010.

Submisso: 12/11/2010Aceite: 09/12/2010

ultrassom - tcc lubrificação base condição

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