Quando falamos da manutenção em uma indústria, seja de sistemas elétricos ou mecânicos, costumamos separá-las em três tipos:
Corretiva:
A manutenção é feita apenas quando um equipamento quebra ou para de funcionar. Em equipamentos de grande importância na planta industrial, este é um método caro e pouco funcional.
Uma parada não programada faz com que a empresa recorra a uma manutenção emergencial, muitas vezes pagando mais caro tanto pelos materiais a serem substituídos quanto pela mão-de-obra.
Além disso, esta parada reduz os índices de performance da produção da empresa e podem provocar grandes prejuízos financeiros com atrasos, cancelamentos de pedidos, etc...
Preventiva:
Consiste em programar revisões ou troca de componentes baseados no fator tempo de utilização. É muito eficaz para problemas simples, porém não resolve degradações relacionadas a má utilização de componentes ou componentes com vida útil menor do que a esperada.
Depende muito dos tempos de utilização adotados para troca (normalmente baseados em estimativas ou levantamentos empíricos), uma vez que se forem subestimados poderão ocorrer problemas no processo e se forem superestimados haverá desperdício na troca de um componente que ainda não chegou ao final de sua vida útil.
Preditiva:
É a maneira mais inteligente de se realizar a manutenção, porém, devido ao seu custo, é mais aplicável a processos essenciais de uma planta industrial.
Consiste em monitorar os parâmetros (elétricos, mecânicos, temperatura, viscosidade de óleos, etc...) de forma a ser possível identificar se o sistema está funcionando da maneira correta ou não.
Para exemplificar a eficácia deste método, basta dizermos que com ele é possível detectar qual componente de um complexo sistema está com defeito, bem como prever em quanto tempo ocorrerá uma parada se não for feita uma intervenção.
Existem diversas formas – baratas e caras – de se realizar a manutenção preditiva, sendo que sua eficácia dependerá sempre da especialização e conhecimento técnico do pessoal de manutenção envolvido.
Nos últimos tempos, nota-se uma mudança de postura nas indústrias: a manutenção não é mais encarada como um mero gasto, mas sim como um investimento que garante a confiabilidade da planta e reduz paradas não programadas, que são as grandes vilãs do planejamento de uma indústria.
Com isto, é notável uma expansão da manutenção preditiva. Este artigo apresentará um resumo dos critérios de aplicação da manutenção preditiva, os métodos mais conhecidos e também a grande inovação deste setor: o analisador contínuo baseado apenas no monitoramento de sinais elétricos.
Onde aplicar a manutenção preditiva?
A manutenção preditiva é aplicável a qualquer processo industrial, seja um processo elétrico, mecânico ou eletro-mecânico.
Em uma planta industrial os três tipos de manutenção (corretiva, preventiva e preditiva) sempre conviverão juntos, cada um relacionado à importância daquele processo dentro da planta industrial.
Por exemplo: que sentido faz gastar-se milhares de reais na manutenção preditiva de uma pequena bomba utilizada para irrigar o jardim? Já uma outra pequena bomba (talvez com o mesmo valor comercial) que seja utilizada para bombear o óleo de lubrificação de uma grande máquina pode merecer a atenção da manutenção preditiva, uma vez que sua quebra pode interromper todo um processo de produção e até mesmo ocasionar danos a máquina que é lubrificada.
Em suma, a definição da aplicação da manutenção preditiva depende da importância do processo a sr monitorado.
Métodos mais conhecidos, sua eficácia e relação custo/benefício.
Podemos citar, de forma resumida, os seguintes métodos:
Análise de vibração:
É baseada em um sensor mecânico (normalmente um acelerômetro) que emite sinais elétricos variados conforme a vibração do sistema.
Com o uso de um analisador de vibrações (conectado a este acelerômetro) é possível diagnosticar falhas do sistema e definir se as mesmas estão dentro de um nível tolerável ou não. Existem inclusive normas que definem o que é uma vibração aceitável.
Obviamente, esta técnica depende da habilidade do operador em posicionar o sensor mecânico (em uma análise o sensor sempre é posicionado em diversos locais), excluir possíveis vibrações externas e analisar o resultado da forma correta, o que demanda conhecimento do processo a ser analisado.
Existem sistemas de análise on-line, porém existe a desvantagem da fixação do transdutor no motor Em determinadas aplicações, existe, inclusive, a necessidade de se usinar a carcaça da máquina, viabilizando a fixação do transdutor.
Análise de fluídos:
Baseia-se em analisar os lubrificantes utilizados nas partes mecânicas do processo. Através da análise de sua viscosidade e de fragmentos encontrados, é possível detectar a degradação do sistema.
É mais aplicável para apontar defeitos mecânicos e requer especialista para a análise, bem como métodos químicos para a execução da mesma.
Termografia
É a análise pela diferença de temperatura (e sobreaquecimentos) em sistemas elétricos e mecânicos.
Este método bastante eficaz, embora as câmeras utilizadas para obterem-se imagens detalhadas custem caro e requeiram uma certa experiência para sua operação.
É um método muito interessante para se detectar degradação em isoladores, parafusos de conexão, conectores e contatoras e disjuntores, pois os defeitos nestes tipos de componente causam grande variação de temperatura.
O uso de coletores de dados, isto é, a análise feita de tempos em tempos (como é comum na análise de vibrações e na termografia) apresenta um grande problema: se o intervalo for muito grande ou um falho se desenvolver rapidamente entre estes intervalos, não será possível a detecção ou, se a detecção ocorrer, será muito tardia.
Análise por sinais elétricos
Existem diversos métodos de se analisar a condição de um sistema eletro-mecânico através dos sinais elétricos.
Em geral, os sistemas costumam adotar a análise do espectro da corrente, que contém, embora de forma um pouco diferente, as mesmas informações existentes em um espectro obtido por um analisador de freqüência.
Este tipo de análise pode ser feito tanto de forma off-line (coletor de dados) quanto on-line, sendo o método tradicional pela análise da “assinatura de corrente”. Esta análise baseia-se no princípio de que a corrente do motor sempre sofrerá alterações quando houver alguma falha elétrica ou mecânica, ou mesmo uma modificação da forma de trabalho do sistema.
A análise pela assinatura de corrente, no entanto, não é imune as constantes variações elétricas presentes nas redes de energia, em especial em regiões remotas e nos chamados “fim de linha”.
A novidade nesta área da manutenção preditiva é a tecnologia MCM, utilizada no analisador preditivo PA-01 fabricado pela KRON Instrumentos Elétricos. O método MCM baseia-se no princípio de detecção de falhas através do modelamento matemático.
É um método muito eficaz, pois se baseia na correlação entre tensão e corrente e, com isso, permite monitorar tanto o funcionamento mecânico quanto elétrico do sistema monitorado.
O uso da correlação torna este método imune a variações da rede elétrica e, devido as consistências utilizadas no algoritmo, não existe a detecção de falsos alarmes. Além disso, pelo fato de toda a análise ser feita no equipamento, não há nenhuma dependência a um sistema externo de aquisição.
Em todas as análises feitas por sinais elétricos há imunidade a vibrações externas e, no sistema MCM, o operador não necessita ser um especialista, pois o equipamento se encarrega da análise e da formulação de um status.
Como sensores, são comumente utilizados sensores de efeito hall, transformadores de corrente, divisores resistivos e transformadores de potencial. Visando trabalhar com sistema de alta eficiência e baixo custo, oPA-01 trabalha com TCs (transformadores de corrente) e TPs (transformadores de potencial) como sensores.
Outra vantagem adicional é a possibilidade de utilização em atmosferas agressivas ou em motores inacessíveis aos outros métodos (exemplo: bombas submersas).
Análise on-line vs Análise off-line
Em geral, as análises também podem ser divididas entre as que são feitas de forma on-line (monitoramento contínuo) e as feita de forma off-line (coletores de dados). O gráfico abaixo mostra o comportamento de evolução de uma falha:
Conforme pode se notar, a análise off-line tem intervalos regulares que, muitas vezes, ocasionam a detecção do problema em um estágio muito avançado ou simplesmente o problema evolui e se transforma em uma parada antes mesmo da análise ser feita.
Já com o monitoramento on-line, isto não ocorre, uma vez que o sistema está sendo continuamente monitorado.
Qual método de manutenção preditiva deve ser utilizado?
Em geral, não existe uma receita infalível para uma determinada aplicação. O que é recomendável é um “mix” de todas as manutenções e métodos aqui citados.
Por ser um equipamento de baixo custo (abaixo de US$ 2.000), o PA-01 é uma excelente alternativa aos métodos tradicionais, uma vez que:
Sua instalação é simples. O PA-01 pode ser instalado no CCM, na porta do painel, e possui dimensional compacto de 96x96mm;
É um equipamento completo: além da função preditiva, o PA-01 incorpora também medições de tensão, corrente, potências, etc...
Permite aplicação de rateio de custos: monitora também o consumo de energia, permitindo que o gasto com energia elétrica seja incorporado ao controle de custos da empresa.
Funciona de forma contínua e independe de sistemas ou softwares externos.
Pode ser integrado ao sistema de automação existente na empresa.
Fornece um status que permite analisar se o sistema está funcionamento correta ou se existe uma falha, permitindo, inclusive, determinar a gravidade desta falha.
No momento em que o PA-01 detectar um problema, é utilizada a análise de vibração ou termografia para se avaliar em qual parte do sistema é o problema, bem como sua extensão e solução.
A tecnologia MCM utilizada pelo PA-01 não é substituta da análise de vibração ou termografia, mas sim um eficaz complemento, com elevado custo/benefício e fácil operação.
Conclusão
A eficácia de um sistema de manutenção em uma planta industrial não depende apenas dos equipamentos envolvidos, do treinamento do pessoal envolvido, mas principalmente da estratégia adotada pela gerência de manutenção.
Além de equipamentos modernos, é necessária a preocupação em entender as falhas em seus pormenores, visando atacar não as conseqüências, mas sim as causas.
Corretiva:
A manutenção é feita apenas quando um equipamento quebra ou para de funcionar. Em equipamentos de grande importância na planta industrial, este é um método caro e pouco funcional.
Uma parada não programada faz com que a empresa recorra a uma manutenção emergencial, muitas vezes pagando mais caro tanto pelos materiais a serem substituídos quanto pela mão-de-obra.
Além disso, esta parada reduz os índices de performance da produção da empresa e podem provocar grandes prejuízos financeiros com atrasos, cancelamentos de pedidos, etc...
Preventiva:
Consiste em programar revisões ou troca de componentes baseados no fator tempo de utilização. É muito eficaz para problemas simples, porém não resolve degradações relacionadas a má utilização de componentes ou componentes com vida útil menor do que a esperada.
Depende muito dos tempos de utilização adotados para troca (normalmente baseados em estimativas ou levantamentos empíricos), uma vez que se forem subestimados poderão ocorrer problemas no processo e se forem superestimados haverá desperdício na troca de um componente que ainda não chegou ao final de sua vida útil.
Preditiva:
É a maneira mais inteligente de se realizar a manutenção, porém, devido ao seu custo, é mais aplicável a processos essenciais de uma planta industrial.
Consiste em monitorar os parâmetros (elétricos, mecânicos, temperatura, viscosidade de óleos, etc...) de forma a ser possível identificar se o sistema está funcionando da maneira correta ou não.
Para exemplificar a eficácia deste método, basta dizermos que com ele é possível detectar qual componente de um complexo sistema está com defeito, bem como prever em quanto tempo ocorrerá uma parada se não for feita uma intervenção.
Existem diversas formas – baratas e caras – de se realizar a manutenção preditiva, sendo que sua eficácia dependerá sempre da especialização e conhecimento técnico do pessoal de manutenção envolvido.
Nos últimos tempos, nota-se uma mudança de postura nas indústrias: a manutenção não é mais encarada como um mero gasto, mas sim como um investimento que garante a confiabilidade da planta e reduz paradas não programadas, que são as grandes vilãs do planejamento de uma indústria.
Com isto, é notável uma expansão da manutenção preditiva. Este artigo apresentará um resumo dos critérios de aplicação da manutenção preditiva, os métodos mais conhecidos e também a grande inovação deste setor: o analisador contínuo baseado apenas no monitoramento de sinais elétricos.
Onde aplicar a manutenção preditiva?
A manutenção preditiva é aplicável a qualquer processo industrial, seja um processo elétrico, mecânico ou eletro-mecânico.
Em uma planta industrial os três tipos de manutenção (corretiva, preventiva e preditiva) sempre conviverão juntos, cada um relacionado à importância daquele processo dentro da planta industrial.
Por exemplo: que sentido faz gastar-se milhares de reais na manutenção preditiva de uma pequena bomba utilizada para irrigar o jardim? Já uma outra pequena bomba (talvez com o mesmo valor comercial) que seja utilizada para bombear o óleo de lubrificação de uma grande máquina pode merecer a atenção da manutenção preditiva, uma vez que sua quebra pode interromper todo um processo de produção e até mesmo ocasionar danos a máquina que é lubrificada.
Em suma, a definição da aplicação da manutenção preditiva depende da importância do processo a sr monitorado.
Métodos mais conhecidos, sua eficácia e relação custo/benefício.
Podemos citar, de forma resumida, os seguintes métodos:
Análise de vibração:
É baseada em um sensor mecânico (normalmente um acelerômetro) que emite sinais elétricos variados conforme a vibração do sistema.
Com o uso de um analisador de vibrações (conectado a este acelerômetro) é possível diagnosticar falhas do sistema e definir se as mesmas estão dentro de um nível tolerável ou não. Existem inclusive normas que definem o que é uma vibração aceitável.
Obviamente, esta técnica depende da habilidade do operador em posicionar o sensor mecânico (em uma análise o sensor sempre é posicionado em diversos locais), excluir possíveis vibrações externas e analisar o resultado da forma correta, o que demanda conhecimento do processo a ser analisado.
Existem sistemas de análise on-line, porém existe a desvantagem da fixação do transdutor no motor Em determinadas aplicações, existe, inclusive, a necessidade de se usinar a carcaça da máquina, viabilizando a fixação do transdutor.
Análise de fluídos:
Baseia-se em analisar os lubrificantes utilizados nas partes mecânicas do processo. Através da análise de sua viscosidade e de fragmentos encontrados, é possível detectar a degradação do sistema.
É mais aplicável para apontar defeitos mecânicos e requer especialista para a análise, bem como métodos químicos para a execução da mesma.
Termografia
É a análise pela diferença de temperatura (e sobreaquecimentos) em sistemas elétricos e mecânicos.
Este método bastante eficaz, embora as câmeras utilizadas para obterem-se imagens detalhadas custem caro e requeiram uma certa experiência para sua operação.
É um método muito interessante para se detectar degradação em isoladores, parafusos de conexão, conectores e contatoras e disjuntores, pois os defeitos nestes tipos de componente causam grande variação de temperatura.
O uso de coletores de dados, isto é, a análise feita de tempos em tempos (como é comum na análise de vibrações e na termografia) apresenta um grande problema: se o intervalo for muito grande ou um falho se desenvolver rapidamente entre estes intervalos, não será possível a detecção ou, se a detecção ocorrer, será muito tardia.
Análise por sinais elétricos
Existem diversos métodos de se analisar a condição de um sistema eletro-mecânico através dos sinais elétricos.
Em geral, os sistemas costumam adotar a análise do espectro da corrente, que contém, embora de forma um pouco diferente, as mesmas informações existentes em um espectro obtido por um analisador de freqüência.
Este tipo de análise pode ser feito tanto de forma off-line (coletor de dados) quanto on-line, sendo o método tradicional pela análise da “assinatura de corrente”. Esta análise baseia-se no princípio de que a corrente do motor sempre sofrerá alterações quando houver alguma falha elétrica ou mecânica, ou mesmo uma modificação da forma de trabalho do sistema.
A análise pela assinatura de corrente, no entanto, não é imune as constantes variações elétricas presentes nas redes de energia, em especial em regiões remotas e nos chamados “fim de linha”.
A novidade nesta área da manutenção preditiva é a tecnologia MCM, utilizada no analisador preditivo PA-01 fabricado pela KRON Instrumentos Elétricos. O método MCM baseia-se no princípio de detecção de falhas através do modelamento matemático.
É um método muito eficaz, pois se baseia na correlação entre tensão e corrente e, com isso, permite monitorar tanto o funcionamento mecânico quanto elétrico do sistema monitorado.
O uso da correlação torna este método imune a variações da rede elétrica e, devido as consistências utilizadas no algoritmo, não existe a detecção de falsos alarmes. Além disso, pelo fato de toda a análise ser feita no equipamento, não há nenhuma dependência a um sistema externo de aquisição.
Em todas as análises feitas por sinais elétricos há imunidade a vibrações externas e, no sistema MCM, o operador não necessita ser um especialista, pois o equipamento se encarrega da análise e da formulação de um status.
Como sensores, são comumente utilizados sensores de efeito hall, transformadores de corrente, divisores resistivos e transformadores de potencial. Visando trabalhar com sistema de alta eficiência e baixo custo, oPA-01 trabalha com TCs (transformadores de corrente) e TPs (transformadores de potencial) como sensores.
Outra vantagem adicional é a possibilidade de utilização em atmosferas agressivas ou em motores inacessíveis aos outros métodos (exemplo: bombas submersas).
Análise on-line vs Análise off-line
Em geral, as análises também podem ser divididas entre as que são feitas de forma on-line (monitoramento contínuo) e as feita de forma off-line (coletores de dados). O gráfico abaixo mostra o comportamento de evolução de uma falha:
Conforme pode se notar, a análise off-line tem intervalos regulares que, muitas vezes, ocasionam a detecção do problema em um estágio muito avançado ou simplesmente o problema evolui e se transforma em uma parada antes mesmo da análise ser feita.
Já com o monitoramento on-line, isto não ocorre, uma vez que o sistema está sendo continuamente monitorado.
Qual método de manutenção preditiva deve ser utilizado?
Em geral, não existe uma receita infalível para uma determinada aplicação. O que é recomendável é um “mix” de todas as manutenções e métodos aqui citados.
Por ser um equipamento de baixo custo (abaixo de US$ 2.000), o PA-01 é uma excelente alternativa aos métodos tradicionais, uma vez que:
Sua instalação é simples. O PA-01 pode ser instalado no CCM, na porta do painel, e possui dimensional compacto de 96x96mm;
É um equipamento completo: além da função preditiva, o PA-01 incorpora também medições de tensão, corrente, potências, etc...
Permite aplicação de rateio de custos: monitora também o consumo de energia, permitindo que o gasto com energia elétrica seja incorporado ao controle de custos da empresa.
Funciona de forma contínua e independe de sistemas ou softwares externos.
Pode ser integrado ao sistema de automação existente na empresa.
Fornece um status que permite analisar se o sistema está funcionamento correta ou se existe uma falha, permitindo, inclusive, determinar a gravidade desta falha.
No momento em que o PA-01 detectar um problema, é utilizada a análise de vibração ou termografia para se avaliar em qual parte do sistema é o problema, bem como sua extensão e solução.
A tecnologia MCM utilizada pelo PA-01 não é substituta da análise de vibração ou termografia, mas sim um eficaz complemento, com elevado custo/benefício e fácil operação.
Conclusão
A eficácia de um sistema de manutenção em uma planta industrial não depende apenas dos equipamentos envolvidos, do treinamento do pessoal envolvido, mas principalmente da estratégia adotada pela gerência de manutenção.
Além de equipamentos modernos, é necessária a preocupação em entender as falhas em seus pormenores, visando atacar não as conseqüências, mas sim as causas.
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