PROPOSTA DE UMA NOVA METODOLOGIA APLICADA A MANUTENÇÃO
PREDITIVA BASEADA NA ANÁLISE DE ÓLEO LUBRIFICANTE
Ronilson de Carvalho Martins(1) ([email protected]), Jumar Nascimento de Oliveira da Silva(2)
([email protected]), André Luiz Vicente de Carvalho(3) ([email protected])
(1)
Faculdade Redentor (FACRED); DEMEC
Faculdade Redentor (FACRED); DEMEC
(3)
Faculdade Redentor (FACRED); ISECENSA; UNIVERSIDADE CÂNDIDO MENDES (UCAM); DEMEC
(2)
RESUMO: Até pouco tempo atrás, mecânicos e operadores se baseavam somente em sinais externos para
perceber anormalidades de funcionamento nos equipamentos: cor de fumaça, ruídos estranhos, vibrações,
superaquecimento e, às vezes, algo não muito bem definido, mas diferente do habitual. Os lubrificantes
eram analisados por critérios semelhantes: aspecto, cheiro, cor e alguns testes elementares. A verdade é
que este tipo de avaliação ocorre até nos dias hoje, ocasionando redução ou até mesmo a perda completa
da confiabilidade. A tendência moderna é a valorização da análise de óleos, tanto para determinação das
ocasiões mais adequadas de troca como para prevenir falha de componentes: Amostras são recolhidas em
intervalos predeterminados e encaminhados para análise de laboratório. Assim é possível, por meio de uma
gestão preditiva, realizar a medição, interpretação das informações coletadas e um acompanhamento de
monitoração contínua baseada nas condições dos equipamentos (móveis ou fixos) e unidades produtivas.
Cada vez mais, empresas do ramo industrial vem investindo neste tipo de técnica preditiva, visto suas
grandes vantagens, das quais irão impactar diretamente no custo associado ao setor de manutenção.
PALAVRAS-CHAVE: Análise de óleo, lubrificante, contaminação, manutenção.
METHODOLOGY ANALYSIS APPLIED IN OIL
ABSTRACT: Until recently, mechanics and operators were based only on external signals to realize
malfunctions in equipment: Color smoke, strange noise, vibration, overheating and sometimes, something
not very well defined, but different from the usual. The lubricants were analyzed by similar criteria:
Appearance, smell, color and some elementary tests. Themo derntrendis to enhance the analysis of oils, both
for determining the most appropriate occasions to exchange and top revent component failure: Samples are
collected at predetermined intervals and sent for laboratory analysis. Thus, it is possible, through a
predictive management; perform the measurement, interpretation of the information collected and
monitored for continuous monitoring of the condition-based equipment (mobile or fixed) and production
units. Increasingly, companies in the industrial sector see investing in this type of predictive technique, seen
its great advantages, which will directly impact the cost associated with the maintenance sector.
KEYWORDS: Analysis of lubricating oil, contamination, maintenance.
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1. INTRODUÇÃO
A lubrificação adequada e permanentemente monitorada é a principal responsável pela longa
vida útil de veículos, máquinas ou equipamentos. Qualquer óleo lubrificante, independentemente de
sua marca, sofre inúmeras contaminações durante uso, que o colocam fora de condições técnicas de
lubrificar adequadamente, expondo os componentes mecânicos a elevados níveis de desgastes
prematuros e altos riscos de quebras. Evidentemente que não é possível eliminar de forma radical
todas as contaminações as quais o óleo lubrificante está sujeito. Entretanto, é possível manter estas
contaminações altamente nocivas em determinados limites, possibilitando ao óleo em uso, oferecer
uma lubrificação adequada e segura.
Até pouco tempo atrás, mecânicos e operadores se baseavam somente em sinais externos
para perceber anormalidades de funcionamento nos equipamentos: cor de fumaça, ruídos estranhos,
vibrações, superaquecimento e, às vezes, algo não muito bem definido, mas diferente do habitual.
Os lubrificantes eram analisados por critérios semelhantes: aspecto, cheiro, cor e alguns testes
elementares. A realidade é que: Até os dias atuais, avaliações deste tipo ocorrem ainda em muitas
empresas, o que impacta diretamente na confiabilidade dos equipamentos. Com o avanço da
tecnologia, observa-se que a tendência moderna é valorizar a análise de óleo, tanto para
determinação das ocasiões mais adequadas de troca como para prevenir falha de componentes.
Deste modo, torna-se indispensável estabelecer e implantar um programa de análise de óleo
lubrificante, afim de mantê-lo dentro de padrões técnicos aceitáveis de lubrificação. Este artigo
então propõe uma nova metodologia que garanta a máxima confiabilidade dos equipamentos, com
coleta de amostras de óleo ocorrendo inicialmente com periodicidade de 25% dos valores (horas ou
quilômetros) de troca de óleo pré-estabelecidos pelo fabricante em uma manutenção preventiva, por
exemplo. Ocorre que mediante as diferentes condições de trabalho ao qual os equipamentos estão
sujeitos (severidade, ambiente, jornada de trabalho, etc), o óleo lubrificante pode assumir duas
projeções: 1ª: O óleo lubrificante pode sofrer contaminações repentinas em níveis críticos muito
antes de vencer o período de troca pré-estabelecido no programa de manutenção. Neste caso, se o
óleo não estiver sendo frequentemente monitorado por meio de análise, terá sua lubrificação
totalmente comprometida resultando em desgastes e quebras prematuras, até que vença o período de
troca para que o óleo seja substituído. 2ª: O óleo pode ter uma vida útil prolongada além do
estipulado. Com isto, ao monitora-lo, é possível garantir, com confiabilidade, que o mesmo manterá
suas propriedades lubrificantes por mais um determinado tempo, reduzindo os custos diretos na
manutenção.
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2. METODOLOGIA
Para que os resultados, em qualquer processo de análise de óleo lubrificante, sejam
confiáveis, torna-se necessário adotar um procedimento composto por “etapas” e que deverá ser
seguido rigorosamente afim de garantir o sucesso do programa. Este processo irá fornecer subsídios
suficiente para tomadas de decisões ao setor de manutenção. A metodologia aplicada a análise de
óleos lubrificantes descritas neste artigo, foram baseados em artigos, publicações, trocas de
experiência e na própria vivência prática e profissional dos autores.
2.1 Análise de óleo lubrificante: procedimento.
Na prática, para se aplicar uma análise de óleo lubrificante de maneira efetiva, deve-se
seguir um procedimento composto basicamente por três etapas: Amostragem, Laboratório e
Interpretação dos Resultados, conforme descrição a seguir:
2.1.1 Amostragem
Para Ruth Rocha (1996, p.34) uma amostra pode ser definida como “pequena porção de
qualquer material ou substância para exame ou prova de suas qualidades; Conjunto de elementos
representativos de um universo escolhidos aleatoriamente para estudo estatístico; Exposição,
mostra.”
Portanto, uma certa quantidade de um produto, como lubrificante, só constitui uma amostra,
mostrada na Figura 1, se realmente guardar as reais características e propriedades de um todo. A
amostragem correta é o ponto de partida para o sucesso de um programa de manutenção preventiva.
FIGURA 1: Exemplo de amostra de óleo lubrificante
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Um dos pontos que sempre mereceu uma grande atenção é o processo de coleta de amostras,
Figura 02. Sem dúvida, o pessoal encarregado dessa função deve estar bem treinado tecnicamente
para realizar o trabalho, de modo a conseguir uma amostra realmente significativa e confiável.
FIGURA 2: Correta coleta de amostra de óleo lubrificante
Prova dessa preocupação é a bomba de sucção manual mostrada na Figura 03, que surgiu
não só da necessidade de facilitar a coleta, mas também de diminuir o índice de contaminação.
FIGURA 3: Bomba de amostragem de óleo (Manual)
Tanto cuidado é justificado pela observação das consequências danosas que o óleo mal
coletado e identificado pode trazer. Contaminações que implicam em resultados distorcidos e
indicações errôneas que dificultam ou atrasam os testes. É desaconselhável que a amostra seja
retirada com o equipamento “frio”, pois pode ocorrer precipitação dos contaminantes e os
resultados poderão ficar distorcidos da realidade do sistema. As amostras geralmente são coletadas
em recipientes de 200 ml ou em quantidade suficiente para realização dos teste. Pode-se afirmar que
o processo da análise do lubrificante tem início no campo, nas mãos do coletor.
Durante a retirada de óleo dos compartimentos, um dos principais problemas encontrados
está na mangueira que leva o lubrificante da bomba ao frasco: a cada amostra, esse tubo deve ser
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trocado e posteriormente higienizado, se for destinado a um novo uso. A limpeza precária deste,
acarreta contaminação do óleo coletado e a alteração de respostas aos testes é facilmente
presumível. Os cuidados na coleta de material lubrificante para analise são a garantia de um
resultado eficaz.
Outro ponto importante na coleta de amostra de óleo é a identificação ou etiquetagem da
amostra. Para uma boa documentação e rastreamento junto ao laboratório, as amostras devem
conter no mínimo as seguintes informações: Empresa, tipo de equipamento, n° de série, data de
amostragem e ponto de amostragem (compartimento). As amostras depois de coletadas devem ser
imediatamente enviadas ao laboratório para análise ou o mais rápido possível, de modo que as
características do óleo retirado possam ser preservados.
2.1.2 Laboratório
Após coletadas e etiquetadas, as amostras (motor, sistema hidráulico, diferencial, caixa de
mudanças, etc.) são encaminhadas a laboratórios, onde serão realizados uma bateria de ensaios
físico-químicos (ponto de fulgor, viscosidade, gota, absorção etc.). Algumas empresas, que
possuem uma vasta concentração de equipamentos em um local especifico (geralmente canteiros de
obras), já vem adotando a análise de óleo no próprio local de trabalho, por meio de instalação de
laboratório de análise de óleo com recursos necessários a correta análise. Além dessa análise,
recomenda-se a análise por contagem de partículas, espectrográfica e ferrografia, para cuja
execução existem diversos laboratórios especializados.
2.1.2.1 Análise físico-química
A análise físico-química determina a capacidade de isolação e o estado de envelhecimento
do óleo lubrificante. Os resultados são comparados aos valores pré-estabelecidos em normas.
Valores fora dos limites especificados indicam necessidade de tratamento termo vácuo, substituição
ou regeneração do óleo lubrificante. Pôde-se citar como exemplos: análise de contaminação por
água, densidade, índice de viscosidade, rigidez dielétrica, ponto de fulgor, ponto de fluidez e etc.
2.1.2.2 Contagem de partículas
O contador de Partículas, conforme Figura 4, é um aparelho de tecnologia, que, contam e
classificam em faixas granulométricas, os contaminantes sólidos existentes no óleo. Essa técnica,
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inicialmente usada no controle de fluidos em satélites e naves espaciais, foi gradativamente
estendida ao sistemas hipercríticos, hidrostáticos, hidráulicos, etc. Para classificação do óleo quanto
ao nível de contaminação usam-se os métodos NAS 1638, ISO 4406-99 (Tabela 01) e SAE AS
4059.
FIGURA 4: Contador de partículas
TABELA 1: Exemplo de Resultados Contagem de Partículas.
Condições do Óleo / Contagem de Partículas
Data
Norma ISO
21/08/2014
Limalha
23/06/2014
20/19/15
05/05/2014
23/22/20
27/01/2014
16/15/12
2.1.2.3 Análise espectrográfica
A análise espectrográfica informa ao usuário sobre as concentrações de determinados
elementos químicos. Uma vez conhecidas as concentrações máximas toleráveis desses elementos no
óleo lubrificante, poderão ser detectados teores de contaminação que indiquem problemas no
componente, viabilizando ações preventivas para correção das causas dessa contaminação ou
remoção do componente para reparo, antes da ocorrência da falha ou desgaste irrecuperável.
Exemplo: Um alto teor de silício em uma amostra de óleo de motor poderá significar a
entrada de poeira externa por uma mangueira ou elemento de purificador de ar danificado; níveis de
metal num óleo de diferencial poderão indicar rolamento prestes a falhar e assim por diante.
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2.1.2.4 Ferrografia
A ferrografia é um processo de análise de partículas que produz resultados de maior precisão
por avaliar também quantitativamente os componentes. Ela consiste na contagem e observação
visual das partículas existentes numa amostra de lubrificante.
Num primeiro nível, é feita uma avaliação quantitativa similar a análise espectrográfica,
utilizando-se de um ferrográfo, como pode ser visto na Figura 05, e leitura direta, que desta forma
determina o grau de severidade do desgaste. Nesse aparelho são contadas separadamente as
partículas menores, de desgaste normal, e as maiores, que indicam desgaste severo. A severidade é
definida pela relação entre as suas quantidades contadas.
Num nível mais sofisticado, teríamos a ferrografia analítica que, por meio da observação
visual da forma, tamanho e cor das partículas da amostra em microscópio de pesquisa, juntamente
com alguns ensaios de laboratório, permite estabelecer as causas de desgaste anormal (Fadiga, má
lubrificação, abrasão, etc.).
FIGURA 5: Ferrográfo
2.1.3 Interpretação dos resultados
É aqui neste processo que se transformam os dados de análise de fluidos em informações
valiosas. Essas informações são usadas para administrar equipamentos e reduzir custos
operacionais. Cada interprete (devidamente treinado e capacitado) deve responder a quatro
perguntas fundamentais ao avaliar um amostra de óleo:
1. A taxa de desgaste aumentou?
2. As condições do óleo se deterioram, atingindo níveis inaceitáveis?
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3. Há presença de contaminantes que degradarão o óleo ou acelerarão o desgaste?
4. Esse é o óleo correto para o compartimento?
O profissional deve ser capaz, por meio do laudo técnico emitido pelo laboratório, analisar
os resultados obtidos e tomar as decisões cabíveis para assegurar a confiabilidade das máquinas e
equipamentos. É necessário chamar a atenção para o seguinte: A análise de óleo precisa ser um
processo de monitoramento contínuo, devendo os dados serem armazenados em programa
especifico, de modo que o seu histórico possa ser verificado e analisado com o decorrer do tempo.
3. RESULTADOS E DISCURSÕES
É necessário ressaltar, porém, que embora a análise de óleo seja uma ferramenta bastante
eficiente para alertar sobre providências que precisem ser tomadas e evitar a falha de um
determinado componente, não se pode confiar plenamente em seu resultado, principalmente se
considerarmos cada ensaio isoladamente.
A primeira razão disto está no método de retirada das amostras no campo: mesmo utilizando
técnicas adequadas, um devido descuido pode acarretar na contaminação do óleo, fornecendo dados
errôneos no relatório final. Além disso, pequenas diferenças de calibragem de instrumentos poderão
resultar em valores não uniformes ou coerentes, quando a mesma amostra for analisada por dois
laboratórios diferente.
Podemos observar que, com o uso da manutenção preditiva (análise preditiva de óleo), a
manutenção corretiva tenderá a ser exceção. Falhas de manutenção geram gastos muitos maiores do
que o investimento na conservação dos equipamentos. Máquinas paradas por deficiência de
lubrificação, causam prejuízos inestimáveis, pois deixam de produzir, consequentemente não dão
lucro.
Porém, a mera substituição do óleo lubrificante contaminado não resolve o problema, se não
for feita uma análise de óleo, já que a causa da contaminação (mecânica ou operacional) inicia um
novo ciclo, provocando mais desgastes até a perda total do componente mecânico.
Por outro lado, ocorre também do óleo lubrificante em serviço alcançar o limite do período
de troca estabelecido sem sofrer contaminações críticas, podendo continuar ainda em uso por mais
um bom tempo se a troca não estivesse sendo realizada por período. Neste caso, joga-se fora o óleo
lubrificante ainda em condições de uso.
Portanto, a única maneira de obter uma lubrificação tecnicamente adequada é por meio da
implantação de um programa de análise de óleo, reduzindo gastos com reposição de peças, mão de
obra, horas paradas e volume de óleo lubrificante consumido.
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4. CONCLUSÃO
Conclui-se que o monitoramento da condição do óleo lubrificante usado é uma arma
poderosa no arsenal da manutenção. A análise de óleo e lubrificante usado pode ajudar a detectar
alterações na concentração de metais e outros contaminantes coletados pelo óleo lubrificante,
fornecendo um aviso precoce de problemas em potencial.
Uma análise do óleo lubrificante, graxas e fluidos hidráulicos oferece uma imagem rápida e
precisa do que está acontecendo dentro de geradores de energia, caixas de câmbios, compressores,
sistema hidráulicos e outras máquinas críticas. Ela também produz informações vitais sobre as
condições do óleo propriamente dito. O monitoramento eficaz do óleo lubrificante permite que a
manutenção seja programada e de forma eficiente, minimizando o risco de danos para instalações
caras e inatividade não programada
Porém, mais do que implantar está técnica, é necessário manter um controle e
monitoramento contínuo do processo. É importante lembrar que, na maioria das falhas mecânicas,
os primeiros sinais são detectados por meio da análise do óleo lubrificante, porém em muitos casos
é interessante o monitoramento de outros itens, tais como: temperatura de funcionamento, vibração,
pressão, desempenho, etc, usando a manutenção preditiva como uma ferramenta valiosa à
manutenção.
5. REFERÊNCIAS
VELOSO, N. Gerenciamento e Manutenção de Equipamentos Móveis. São Paulo: Sobratema,2009.
FILHO, G. B. A organização, o planejamento e o Controle da Manutenção. Rio de Janeiro: Editora
Ciência Moderna Ltda, 2008.
ROCHA, R. Minidiciónario. São Paulo: Scipione, 1996.
6. DIREITOS AUTORAIS
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