A relacionar a manutenção preditiva com a análise dos óleos;
Como utilizar o lubrificante para auxiliar a manutenção.
A origem da palavra petróleo vem do latim petra + oleum, que significa óleo da pedra. O petróleo já era conhecido antes mesmo do seu real descobrimento, pois inúmeras referências são encontradas, inclusive em textos bíblicos em que os povos antigos como os egípcios, gregos, fenícios e astecas o utilizavam em diferentes aplicações.
O atrito pode ser definido como a resistência que se manifesta ao se movimentar um corpo sobre uma superfície. A lubrificação consiste na interposição de uma substância fluida entre duas superfícies, evitando-se, assim, o contato sólido com sólido, produzindo-se o atrito fluido. Lubrificação em si, quer dizer menos esforço, menor atrito, menor desgaste, enfim, diminuição no consumo de energia.
Os lubrificantes também tem outras funções e aplicações:
Redução do atrito e do desgaste
Controle da corrosão
Transmissão de força
Amortecimento de choques
Fluídos de corte
Óleos de processos
Isolante e refrigerante
Remoção de contaminantes
Vedação
Veremos neste capítulo como os lubrificantes podem nos ajudar na manutenção e na saúde de nossas máquinas e equipamentos.
Vamos ver como?
Conforme (ALMEIDA, 2015), a manutenção preditiva é um método de administração da manutenção desenvolvido com a finalidade de verificar as reais condições das peças e dos componentes de uma determinada máquina, equipamento ou instalação e, com isso, acompanhar os fenômenos decorrentes dos defeitos e planejar uma operação de manutenção corretiva para saná-lo.
— Mas Professor, como isso surgiu?
— Como alguém pode saber isso?
— Como saber se a máquina está funcionando bem?
Caros alunos, essas coisas iniciaram da necessidade de saber com nossos sentidos como estava a máquina, e depois evoluíram para medições e ensaios padronizados.
Exemplos:
Ver a máquina evoluiu para análise estrutural com fotos e ensaios não destrutivos.
Ouvir a máquina evoluiu para utilização de decibelímetros.
Sentir sua vibração evoluiu para acelerômetros.
Sentir a temperatura evoluiu para termômetros e pirômetros.
Sentir o cheiro evoluiu para um analisador de gases.
Esses sentidos nos dão a primeira ideia e impressão sobre o equipamento. Isso foi suficiente no início da manutenção, mas é uma análise muito pessoal, depende de cada pessoa e de seus sentidos e avaliações. Então, para padronizar isso, hoje em dia usamos aparelhos de medição que devem estar calibrados com um padrão aceito por todos.
Esse tipo de manutenção baseia-se em inspeções periódicas nas quais fenômenos como temperatura, vibração, ruídos excessivos etc. são observados através de instrumentos específicos. Essa análise permite a observação das reais condições do equipamento e o acompanhamento da evolução de um defeito, possibilitando o planejamento em curto prazo para uma intervenção de manutenção para troca de peças e a eliminação de tal defeito. Permite também indicar o tempo de vida útil dos componentes das máquinas e equipamentos, e as condições para que esse tempo de vida útil seja bem aproveitado.
Para atender às necessidades da empresa deve ser selecionado o tipo de manutenção ideal. Segundo Almeida (2015), ao implantar a manutenção preditiva, a empresa alcançará os seguintes objetivos:
Determinar antecipadamente a necessidade de serviços de manutenção em uma peça específica da máquina, possibilitando seu máximo aproveitamento;
Analisar fenômenos com instrumentos específicos, eliminando desmontagens desnecessárias para inspeção;
Aumentar o tempo de disponibilidade dos equipamentos, acompanhando a evolução do defeito;
Evitar emergências e transtornos causados por paradas imprevistas ocasionadas por defeitos que já haviam sido identificados, mas ficaram sem acompanhamento;
Impedir que o defeito agrave os danos e estenda-se a outros componentes da máquina; e
Reduzir custos e garantir a qualidade dos produtos ou serviços da empresa.
Para a implantação da manutenção preditiva são necessários instrumentos e equipamentos específicos para detectar e analisar os fenômenos emitidos pelo equipamento e proceder com a análise da gravidade desses fenômenos.
Necessitamos ter um sistema de armazenamento desses dados coletados para servirem de parâmetros para avaliar a variação dos valores.
É necessário também o treinamento apropriado para os mecânicos que executarão os procedimentos para análise e avaliação de fenômenos.
Os equipamentos e instrumentos utilizados são específicos e podem ser citados:
Analisadora de vibrações: esse equipamento tem a finalidade de verificar vibrações acima do normal em equipamentos e máquinas que possuem elementos rotativos como eixos e rolamentos;
Termômetro: é destinado à análise da temperatura e sua função principal é verificar variações que sejam prejudiciais, como a temperatura excessiva em um motor a explosão de um automóvel, um forno para tratamento térmico ou instalações elétricas. Ver Figura 2, Câmera de imagem térmica;
Estetoscópio: utilizado para verificação de ruídos diversos no interior de conjuntos mecânicos; nesse caso, a análise é realizada com a máquina ligada;
Partículas magnéticas ou líquidos penetrantes para análise de trincas externas; e
Ultrassom ou raios x e gama para trincas internas.
Há muito tempo o homem já utilizava processos de diminuição de atrito sem conhecer esses princípios, como hoje são conhecidos por lubrificação. Embora não muito à vista, pois sua região de trabalho geralmente é escondida entre as engrenagens de um equipamento, a lubrificação desenvolve uma importante função em qualquer máquina.
É difícil deixar de relacionar a ideia de lubrificação ao petróleo, isto porque substâncias derivadas do mesmo são mais frequentemente empregadas na formulação de óleos lubrificantes, ver Figura 3.
O meio ambiente preferido da lubrificação geralmente é a área de atrito. Da mesma maneira que existem diferentes tipos de atrito, existem diferentes tipos de lubrificantes, como óleo lubrificante, graxa, grafite e outros.
O óleo lubrificante pode ser formulado somente com óleo mineral puro e aditivos. Inicialmente, a lubrificação era feita com óleo mineral puro até a descoberta dos aditivos. Ver Figura 4.
O óleo sintético começou a ser usado na composição de lubrificantes, em aplicações nobres e específicas que exijam do lubrificante características especiais. Ver Figura 5.
Uma particularidade do óleo sintético é que ele é sintetizado, isto é, construído molecularmente. Isso garante que todas as moléculas dele terão mesmo tamanho e, consequentemente, mesma viscosidade e demais propriedades. Isso não acontece com o óleo mineral, que é separado de uma grande mistura de moléculas chamada petróleo. Acontece que essa separação não é perfeita e ficam moléculas maiores e menores que a fração desejada, produzindo propriedades diferentes, e inferiores à desejada. Resumindo, um óleo sintético é mais puro e estável que o mineral e tem propriedades melhores.
Os lubrificantes utilizados em uma máquina são especificados no momento de sua fabricação e obedecem aos critérios previstos durante o projeto da máquina.
Com o ciclo de utilização da máquina, o desgaste de suas peças produz resíduos sólidos que contaminam o óleo lubrificante e passam a entrar em atrito com as peças que trabalham em contato. Essa condição é prevista. Portanto, deve-se obedecer às recomendações de prazos para a troca do lubrificante, pois, além da contaminação pelo desgaste das peças, a exposição do lubrificante ao movimento constante da máquina, as temperaturas de trabalho que sofrem variação e o tipo de trabalho também contribuirão para a perda das propriedades do óleo lubrificante.
Logo, é de grande importância a análise do óleo ou da graxa lubrificante. Para a execução dessa análise são utilizados instrumentos como os abaixo, por exemplo.
Viscosímetro;
Peagâmetro;
Centrífuga;
Microscópio;
Espectrômetro de massa.
As superfícies das peças que compõem os conjuntos mecânicos, em especial os que possuem partes deslizantes, são projetadas de modo a possibilitar o movimento uniforme, preciso e que garanta as condições de manter a camada de lubrificação necessária para o trabalho eficiente da máquina. Riscos e imperfeições na superfície das peças deslizantes podem causar os seguintes defeitos na máquina:
Desgaste das peças causado pela aresta do risco ou impacto;
Corte ou fissuras nos elementos de vedação como juntas, retentores e gaxetas;
Travamento parcial ou total de peças deslizantes causado pelo aumento do dimensionamento da peça nos pontos que possuem danos.
A análise de superfície pode ser feita visualmente quando as superfícies estão expostas ou com auxílio de instrumentos de medição. Quando as superfícies a serem analisadas encontram-se na parte interna da máquina ou equipamento, é necessária a utilização de equipamentos de análise como radiografia, ultrassonografia e relógios comparadores com suporte especial para fixação à máquina.
Quando uma máquina possui algum problema mecânico, o óleo lubrificante sofre alterações. De acordo com a alteração de seu aspecto, é possível predizer o tipo de defeito que a máquina está apresentando.
— Professor, como é possível saber como está a máquina analisando o óleo? Dá um exemplo prático!
— Claro! Vamos pensar no seu corpo. Quando você faz um exame de sangue, várias propriedades são mensuradas, com propósitos específicos. Então, uma pessoa habilitada e treinada em analisar essas propriedades obterá informações sobre vários órgãos do seu corpo sem precisar olhar ou analisar o mesmo diretamente. A análise de um óleo é muito semelhante à análise de sangue.
A interpretação dos resultados obtidos em uma análise de óleo deve ser feita por técnicos capacitados, que tenham conhecimento do tipo de óleo analisado e de sua origem, além dos dados de operação do equipamento, para poderem avaliar corretamente o significado relativo de cada elemento contido na amostra analisada.
A determinação dos metais e outros elementos produzidos por desgaste e sua concentração é a consideração principal neste tipo de análise. Desses materiais, o ferro e o silício são os que estão mais associados com o desgaste mecânico.
O ferro está relacionado com o desgaste abrasivo e corrosivo sofrido pelas partes constituídas deste material, como camisas de cilindros, árvores de comando de válvulas e sedes de válvulas.
O silício provém geralmente da sujeira e do pó abrasivo (poeira) devido à má filtragem ou entrada falsa de ar no sistema de admissão.
O cromo indica desgaste dos anéis de segmento.
O alumínio indica desgaste nos pistões e o cobre está associado com o desgaste ou corrosão dos casquilhos de mancais e bronzinas.
Figura 7: Conjunto de peças móveis cujas partículas desprendidas irão contaminar o óleo.
Fonte: FreeImagens.
Alguns fabricantes de motores estabelecem limites da presença de partículas de desgaste metálico, baseados nas experiências em serviço obtidas em muitos anos de observação e controles. Mesmo assim, a melhor forma de abordar esse problema é através da experiência e análise com cada tipo de veículo, a fim de se determinar os valores críticos para esses metais de desgaste.
Os valores limites estabelecidos por um fabricante ou pelos usuários não valem para outros fabricantes ou usuários com outras condições de serviço. O óleo lubrificante usado sempre apresenta metais de desgaste das partes internas, sendo preocupante somente quando excede os limites normais do equipamento em cada situação.
— Professor, neste capítulo aprendemos sobre a manutenção e a lubrificação, mas então, qual a relação entre elas?
— Simples, assim como os exames que fazemos em nosso corpo periodicamente para avaliar nossa saúde, a análise dos lubrificantes nos permite avaliar o estado de nossas máquinas, motores e equipamentos!
O acompanhamento desses indicadores consiste no âmago da manutenção preditiva, que gera ótimos resultados quando bem aplicada. É claro que outros tipos de manutenção também se valem desse tipo de análise para efetuar os consertos na manutenção corretiva ou as trocas periódicas na manutenção preventiva.
Almeida, Paulo Samuel de. Manutenção mecânica industrial: princípios técnicos e operações. Paulo Samuel de Almeida. São Paulo: Érica, 2015. 152 p.: il. (Série Eixos)
Coordenação e Revisão Pedagógica: Claudiane Ramos Furtado
Design Instrucional: Gabriela Rossa
Diagramação: Marcelo Ferreira
Ilustrações: Marcelo Germano
Revisão ortográfica: Ane Arduim