FACULDADE NORTE CAPIXABA DE SÂO MATEUS
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO MECÂNICA
ALESSANDRA DOS SANTOS QUARTEZANI
LORRAINE GOBBI DA SILVA
MAURÍCIO EUGÊNIO SILVA
ESTUDO DE CASO DE ANÁLISE DE FALHA DE UM REDUTOR MECÂNICO
SÃO MATEUS
2013
ALESSANDRA DOS SANTOS QUARTEZANI
LORRAINE GOBBI DA SILVA
MAURÍCIO EUGÊNIO SILVA
ESTUDO DE CASO DE ANÁLISE DE FALHA DE UM REDUTOR MECÂNICO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao
programa de Graduação em Engenharia de
Produção Mecânica da Faculdade Norte Capixaba
de São Mateus, como requisito parcial para
obtenção do grau de Bacharel em Engenharia de
Produção Mecânica.
Orientador: Profº Dr. César Augusto Sodré Silva.
SÃO MATEUS
2013
ALESSANDRA DOS SANTOS QUARTEZANI
LORRAINE GOBBI DA SILVA
MAURÍCIO EUGÊNIO SILVA
ESTUDO SOBRE FALHAS DE HASTE POLIDA: PROPOSTA DE ALTERAÇÃO
DA GEOMETRIA PARA A INSERÇÃO DE NOVA FORMA DE FIXAÇÃO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao programa de Graduação em Engenharia de
Produção Mecânica da Faculdade Norte Capixaba de São Mateus, como requisito parcial para
obtenção do grau de Bacharel em Engenharia de Produção Mecânica.
Aprovada em 04 de dezembro de 2013
COMISSÃO EXAMINADORA
Profº. Dr. César Augusto Sodré Silva
Faculdade Norte Capixaba de São Mateus
Orientador
RESUMO
O presente trabalho descreveu as principais metodologias e técnicas aplicadas no
setor de manutenção, tendo como destaque, as análises de falhas; procedimento
muito utilizado para detectar as principais causas raízes do problema e também
definir quais estratégias que precisam ser tomadas para essa ação. Um estudo de
caso foi realizado utilizando duas ferramentas de análise de falha: Analise de Árvore
de Falha (FTA) e o Diagrama de Ishikawa. Para aplicação do problema de
carbonização de óleo em um dos redutores mecânicos do desagregador de papel e
celulose da empresa X, além dessas técnicas, foram realizados levantamento de
todas as ordens de serviço e analises de Lubrificante, Termografia e Vibracional, a
fim de verificar qual é a principal causa raiz do problema de carbonização. Após a
utilização desse método, constatou-se que alguns procedimentos mecânicos não
estavam dentro dos parâmetros recomendado pelo fabricante do equipamento,
ocorrendo assim, algumas mudanças de processo de manutenção no equipamento
da empresa X.
Palavra-Chave:
Temperatura.
Carbonização.
Desagregação.
Lubrificante.
Rolamento.
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO ......................................................................................... 12
1.1
JUSTIFICATIVA DA ESCOLHA DO TEMA .................................................. 13
1.2
DELIMITAÇÃO DO TEMA ............................................................................ 14
1.3
FORMULAÇÃO DO PROBLEMA ................................................................. 14
1.4
OBJETIVOS ................................................................................................. 14
1.4.1
OBJETIVO GERAL ............................................................................................ 14
1.4.2
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................. 14
1.5
HIPÓTESE ................................................................................................... 15
1.6
METODOLOGIA ........................................................................................... 15
1.6.1
CLASSIFICAÇÃO DA PESQUISA ......................................................................... 15
1.6.2
TÉCNICAS PARA COLETA DE DADOS.................................................................. 16
1.6.3
FONTES PARA COLETA DE DADOS .................................................................... 16
1.6.4
CARACTERIZAÇÃO DA AMOSTRA PESQUISADA ................................................... 17
1.6.5
INSTRUMENTOS DE COLETA DE DADOS .............................................................. 17
1.6.6
POSSIBILIDADES DE TRATAMENTO E ANÁLISE DOS DADOS .................................. 18
1.7
APRESENTAÇÃO DO CONTEÚDO DAS PARTES DO TRABALHO ........... 18
2
REFERENCIAL TEÓRICO.................................................................... 20
2.1
DESAGREGADOR NO PROCESSO DE PRODUÇÃO DO PAPEL ............. 20
2.1.1
OS PRINCIPAIS COMPONENTES DO DESAGREGADOR .......................................... 21
2.1.2
SISTEMA DE RECEBIMENTO DE MATERIAIS ......................................................... 21
2.1.3
SISTEMA DE TRANSMISSÃO .............................................................................. 23
2.2
REDUTOR .................................................................................................... 24
2.2.1
OS PRINCIPAIS COMPONENTES DO DESAGREGADOR .......................................... 24
2.2.1.1
EIXOS ............................................................................................................ 25
2.2.1.2
ENGRENAGEM ................................................................................................ 25
2.2.1.3
ROLAMENTOS ................................................................................................. 26
2.2.1.3.1 ROLAMENTO DE ESFERAS ................................................................................ 28
2.2.1.3.2 ROLAMENTO DE ROLOS ................................................................................... 29
2.2.1.3.3 ROLAMENTO DE AGULHA ................................................................................. 30
2.2.2
ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA ................................................................................ 31
2.2.3
INSTRUÇÕES DE SEGURANÇA ........................................................................... 32
2.2.4
MANUTENÇÃO DOS REDUTORES ....................................................................... 33
2.2.5
LUBRIFICAÇÃO DOS REDUTORES ...................................................................... 34
2.3
LUBRIFICANTES ......................................................................................... 34
2.3.1
ANÁLISE DE LUBRIFICANTES ............................................................................ 35
2.3.1.1
VISCOSIDADE.................................................................................................. 35
2.3.1.1.1 CLASSIFICAÇÃO ISO VG ................................................................................. 36
2.4
MANUTENÇÃO PREDITIVA ........................................................................ 37
2.4.1
ANÁLISE TERMOGRÁFICA................................................................................. 38
2.4.2
ANÁLISE DE VIBRAÇÃO .................................................................................... 38
2.4.2.1
MEDIÇÃO DA VIBRAÇÃO ................................................................................... 39
2.4.2.2
ANÁLISE DO SINAL VIBRATÓRIO ......................................................................... 39
2.5
ANÁLISE DE FALHA EM EQUIPAMENTOS ................................................ 40
2.5.1
FERRAMENTAS PARA ANÁLISE DE FALHAS ........................................................ 41
2.5.1.1
GRÁFICO DE PARETO ....................................................................................... 41
2.5.1.2
DIAGRAMA DE CAUSA E EFEITO ......................................................................... 42
2.5.1.3
MÉTODO DOS “5 PORQUÊS” ............................................................................. 44
2.5.1.4
ANÁLISE DO MODO E EFEITO DE FALHA (FMEA) ................................................. 44
2.5.1.5
ANÁLISE DE ÁRVORE DE FALHA (FTA) ............................................................... 45
3
ESTUDO DE CASO ................................................................................ 47
3.1
CARACTERIZAÇÃO DA EMPRESA ............................................................ 47
3.2
APRESENTAÇÃO DOS DADOS.................................................................. 47
3.2.1
ANÁLISE DOS FENÔMENOS .............................................................................. 48
3.2.1.1
HISTÓRICO DAS ORDENS DE SERVIÇO ............................................................... 49
3.2.1.2
VISITA AO EQUIPAMENTO ................................................................................. 55
3.2.2
ANÁLISE DAS POSSÍVEIS CAUSAS ..................................................................... 79
3.2.3
MANUTENÇÃO NO REDUTOR............................................................................. 80
3.2.4
RESULTADOS OBTIDOS APÓS A MANUTENÇÃO ................................................... 85
3.2.5
ANÁLISE DE VIABILIDADE ECONÔMICA .............................................................. 88
4
CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÃO ................................................. 89
5
REFERÊNCIAS ....................................................................................... 90
ANEXOS
ANEXO A - ÁRVORE DE FALHA DE ANÁLISE (FTA) .................................................. 94
ANEXO B - DIAGRAMA DE ISHIKAWA ........................................................................ 95
LISTA DE FIGURA
FIGURA 1 -
COMPOSIÇÃO DO DESAGREGADOR........................................ 21
FIGURA 2 -
ROTOR DO DESAGREGADOR...................................................
22
FIGURA 3 -
ACIONAMENTO POR ENGRENAGEM........................................
23
FIGURA 4 -
SISTEMA DE TRANSMISSÃO COM ACIONAMENTO POR
ENGRENAGEM............................................................................. 24
FIGURA 5 -
ELEMENTOS DO REDUTOR MECÂNICO................................... 25
FIGURA 6 -
TIPOS
DE
ELEMENTOS
GIRANTES
UTILIZADOS.
(A)
ESFERAS; (B E C) ROLOS; (D) AGULHAS.................................
26
FIGURA 7 -
EXEMPLO DE CARGA RADIAL (FR)...........................................
27
FIGURA 8 -
EXEMPLO DE CARGA AXIAL (FA)..............................................
27
FIGURA 9 -
EXEMPLO DE CARGA COMBINADA (FA E FR).........................
27
FIGURA 10 -
EXEMPLO DE PARÂMETRO DE ESFORÇO ATUANTE PARA
O ROLAMENTO SKF 22334 C3...................................................
28
FIGURA 11 -
TIPOS DE ROLAMENTOS DE ESFERAS.................................... 29
FIGURA 12 -
TIPOS DE ROLAMENTOS DE ROLOS........................................
30
FIGURA 13 -
TIPOS DE ROLAMENTOS DE AGULHAS...................................
30
FIGURA 14 -
MONTAGENS DOS ROLAMENTOS DE UMA CARREIRA DE
ESFERA E CONTATO ANGULAR................................................
31
FIGURA 15 -
DADOS DO REDUTOR RM1........................................................
31
FIGURA 16 -
DADOS DO REDUTOR RM2........................................................
32
FIGURA 17 -
ESQUEMA DE MEDIÇÃO DA VIBRAÇÃO...................................
39
FIGURA 18 -
MODELO DE DIAGRAMA DE CAUSA E EFEITO........................
43
FIGURA 19 -
MODELO DE DIAGRAMA DE FMEA............................................ 45
FIGURA 20 -
EXEMPLO DE ÁRVORE DE FALHA............................................
FIGURA 21 -
ORDEM DE SERVIÇO REDUTOR RM1 - OUT. 2012.................. 48
46
FIGURA 22 -
SISTEMA DE TRANSMISSÃO COM CARBONIZAÇÃO DO
ÓLEO DO REDUTOR RM1........................................................... 48
FIGURA 23 -
ORDEM DE SERVIÇO REDUTOR RM1 - OUT. 2009.................. 49
FIGURA 24 -
ORDEM DE SERVIÇO REDUTOR RM1 - MAIO, 2010................
49
FIGURA 25 -
ORDEM DE SERVIÇO REDUTOR RM2 - MAIO, 2010................
50
FIGURA 26 -
INFORMAÇÕES SOBRE O TIPO DE ÓLEO LUBRIFICANTE.....
50
FIGURA 27 -
ANÁLISE
TERMOGRÁFICA
NOS
MANCAIS
DE
ROLAMENTO................................................................................ 51
FIGURA 28 -
ESPECIFICAÇÃO DO ÓLEO SINTÉTICO PAO...........................
53
FIGURA 29 -
NOVA ESPECIFICAÇÃO DO ÓLEO PELO PROGRAMA............
53
FIGURA 30 -
ORDEM DE SERVIÇO NO REDUTOR RM1 - NOV. 2011...........
54
FIGURA 31 -
ORDEM DE SERVIÇO NO REDUTOR RM1 - JUL. 2012............. 55
FIGURA 32 -
ANÁLISE TERMOGRÁFICA NO MANCAL DE ROLAMENTO
RM1...............................................................................................
55
FIGURA 33 -
LOCALIZAÇÃO DOS REDUTORES.............................................
56
FIGURA 34 -
DESENHO DE CORTE DO REDUTOR........................................
76
FIGURA 35 -
ORDEM DE SERVIÇO DO REDUTOR RM1 - JAN, 2013............
80
FIGURA 36 -
ROLAMENTO CARBONIZADO....................................................
81
FIGURA 37 -
ROLAMENTO COM DEGRADAÇÃO NOS ROLOS.....................
81
FIGURA 38 -
OBSTRUÇÃO
DA
PASSAGEM
DE
LUBRIFICANTE
DO
ROLAMENTO DEVIDO À CARBONIZAÇÃO................................ 82
FIGURA 39 -
EROSÃO DA PISTA INTERNA DO ROLAMENTO....................... 82
FIGURA 40 -
CARCAÇA DO REDUTOR - FUNDO............................................ 83
FIGURA 41 -
REDUTOR MONTADO SEM OS ELEMENTOS...........................
FIGURA 42 -
ROLAMENTO SKF........................................................................ 84
FIGURA 43 -
EIXOS DE TRANSMISSÃO..........................................................
83
84
FIGURA 44 -
VISTA DE FRENTE DOS EIXOS DE TRANSMISSÃO................. 85
FIGURA 45 -
ANÁLISE TERMOGRÁFICA NO REDUTOR RM1 ANTES E
DEPOIS.........................................................................................
FIGURA 46 -
FIGURA 47 -
85
SISTEMA DE TRANSMISSÃO DO REDUTOR RM1 ANTES E
DEPOIS.........................................................................................
88
ORÇAMENTO DO ROLAMENTO SKF 2234 C3..........................
88
LISTA DE GRÁFICO
GRÁFICO 1 -
GRÁFICO DE TEMPERATURA DA LUBRIFICAÇÃO DO
ÓLEO NA UNIDADE DE TRANSMISSÃO..................................
37
GRÁFICO 2 -
GRÁFICO DE ANÁLISE DE VIBRAÇÃO....................................
40
GRÁFICO 3 -
EXEMPLO DE CONSTRUÇÃO DE UM GRÁFICO DE
PARETO......................................................................................
42
GRÁFICO 4 -
ESPECIFICAÇÃO DO ÓLEO SINTÉTICO PAO.........................
52
GRÁFICO 5 -
ANÁLISE TERMOGRÁFICA RESULTADO GERAL RM1..........
75
GRÁFICO 6 -
ANÁLISE TERMOGRÁFICA RESULTADO GERAL RM2..........
75
GRÁFICO 7 -
EIXO ENTRADA REDUTOR L.A................................................
77
GRÁFICO 8 -
EIXO SAÍDA REDUTOR L.A....................................................... 77
GRÁFICO 9 -
EIXO ENTRADA REDUTOR L.O.A............................................. 78
GRÁFICO 10 - EIXO SAÍDA REDUTOR L.O.A...................................................
78
GRÁFICO 11 - EIXO ENTRADA REDUTOR L.A................................................
86
GRÁFICO 12 - EIXO SAÍDA REDUTOR L.A....................................................... 86
GRÁFICO 13 - EIXO ENTRADA REDUTOR L.O.A............................................. 87
GRÁFICO 14 - EIXO SAÍDA REDUTOR L.O.A...................................................
87
12
1 INTRODUÇÃO
Na produção brasileira de celulose e papel, apresentam-se números expressivos,
com o crescimento médio anual de celulose de 7,1% e de papel 5,4%, de acordo
com os dados da Associação Brasileira de Celulose e Papel - BRACELPA - 2012.
Os resultados revelados são reflexos de investimentos de tecnologias avançadas
tanto no plantio como nos equipamentos utilizados para o processo e,
principalmente, na grande área florestal com potencial de exploração econômica. O
setor de celulose e papel abrange as principais etapas de produção desde o plantio
da madeira, energia, celulose e papel, reciclagem de papel, produção gráfica e as
atividades de distribuição e transporte. Esses fatores explicam a participação
expressiva no crescimento da economia brasileira no ramo de papel e celulose.
Os produtos no setor de celulose e papel são provenientes das matérias primas
fibrosas que são a polpa ou pasta celulósica utilizada para fins de fabricação de
papel. Segundo Montebello (2006), a obtenção da polpa ou pasta celulósica pode
ser através de diversos processos, tais como: mecânico, termomecânico, químicomecânico, semiquímico, químico de alto rendimento, químico e químico para polpa
solúvel. Após o processo de aquisição da pasta celulósica, a fabricação do papel
pode ser definida em três principais fases que são o branqueamento, formação da
folha de secagem e o acabamento.
O processo de fabricação do papel é muito custoso, existem perdas na linha de
produção, como por exemplo, tempo operacional (step up), programação da
máquina, avarias e refugos. A geração de refugos ocorre em todas as fábricas de
papel. O principal destino da geração de refugos nas empresas é o processo de
Desagregação, que consiste na transformação de refugos em pasta celulósica.
Nesta etapa todos os materiais que não foram aproveitados na linha de produção e
comercialização, são remetidos para o Desagregador ou Hidrapulper, equipamento
que tem a função de desagregar as fibras celulósicas do material, transformando-o
em uma espécie de massa. Isso ocorre pela adição de água no sistema, juntamente
com uma força mecânica (rotores) que exerce o papel de homogeneizar a mistura.
13
O aumento brusco de temperaturas em equipamentos industriais, no processo de
operação, proporciona um desgaste prematuro dos elementos de máquinas. Alguns
materiais constituídos não são capazes de suportar um regime de trabalho cíclico
em temperaturas elevadas, como é o caso dos lubrificantes, sendo que a falta do
mesmo proporciona perdas de produção e a demanda prematura de manutenção
elevando assim os altos gastos em reparos nos equipamentos.
A partir dos estudos sobre o processo de fabricação de papel, tendo como o
principal foco processo de Desagregação, o presente trabalho abordará a análise de
falhas dos principais elementos que compõem este equipamento, destacando-se os
redutores de velocidade, que são equipamentos de simples aplicação e bastante
utilizados em diferentes ramos industriais.
1.1 JUSTIFICATIVA DO TEMA
A grande preocupação das empresas é a busca de melhores qualidades, inovações
em seus produtos, reconhecimento e satisfação de seus clientes, mas para que isso
ocorra é necessário todo planejamento e estudo de seus equipamentos ou sistema,
para que não pare de maneira imprevista. Por isso, as empresas investem em novos
métodos de detecção de falhas, com objetivo de minimizar a ocorrência de
paralização de equipamentos ou linhas industriais.
No estudo abordou-se sobre os sistemas de detecção de falha, destacando-se a
importância da análise de falha de um redutor de velocidade na empresa X. Nessa
análise de falha, foi proposto estudar os redutores de velocidade, pois os mesmos
apresentam uma simplicidade de funcionamento e alto grau de utilidade. Os
redutores de velocidade têm a finalidade de transmitir energia, sendo um dos
mecanismos que mais apresentam maior gama de aplicação, consequentemente,
utilizado em quase todos os tipos de máquinas.
14
1.2 DELIMITAÇÃO DO TEMA
A pesquisa delimitou-se em identificar a importância da análise de falha no processo
produtivo da fabricação do papel, mais precisamente no setor de Desagregação do
Papel e Celulose da empresa x.
1.3 FORMULAÇÃO DO PROBLEMA
Um dos grandes problemas nas indústrias são as perdas de produção por conta das
quebras de equipamentos ou a deficiência dos processos ocorridos na empresa,
gerando assim, altos gastos em processos corretivos do que em preditivos nos
equipamentos. Diante disso, é necessário conhecer bem as causas raízes que
oriunda essas falhas, através de métodos e recursos tecnológicos que apresentem
as soluções, a fim de garantir a continuidade operacional e confiabilidade nas
plantas industriais. Quais serão os impactos e comportamentos, caso se utilize a
análise de falha, de forma preventiva no equipamento de Desagregação do Papel e
Celulose da empresa X?
1.4 OBJETIVO
1.4.1 OBJETIVO GERAL
Identificar os impactos e comportamentos, caso se utilize a análise de falha, de
forma preventiva no equipamento de Desagregação do Papel e Celulose da
empresa X, através de um estudo de caso.
1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Levantar dados de ordens de manutenção do equipamento;

Analisar a especificação do óleo;
15

Analisar as condições de operação (sobrecarga em cima do rotor);

Analisar temperatura do equipamento;

Identificar uma ferramenta de análise de falha.
1.5 HIPÓTESE
Segundo Ferrão (2012), através da hipótese é que vão ser comprovados ou
rejeitados os fatos, levando a decidir sobre a verdade ou falsidade dos mesmos que
se pretende explicar. As principais hipóteses da carbonização do óleo lubrificante no
equipamento podem ser gerados por: falta de manutenção adequada, condição de
trabalho do equipamento e especificação incorreta do lubrificante. Após a
identificação, acredita-se que ao final da pesquisa será identificado e solucionado o
problema dos altos custos do redutor de velocidade, mostrando assim a eficácia do
método de análise de falha na área de manutenção.
1.6 METODOLOGIA
1.6.1 CLASSIFICAÇÃO DA PESQUISA
Essa pesquisa classifica-se como pesquisa exploratória e descritiva, conceitos
explorados por Andrade em sua obra Introdução à Metodologia do Trabalho
Científico.
Para Andrade (2006, p. 124):
Pesquisa exploratória é o primeiro passo para todo trabalho científico. São
finalidades de uma pesquisa exploratória, sobretudo quando bibliográfica,
proporcionar maiores informações sobre determinado assunto; facilitar a
delimitação de um tema de trabalho; definir os objetivos ou formular as
hipóteses de uma pesquisa ou descobrir novo tipo de enfoque para o
trabalho que se tem em mente. Através das pesquisas exploratórias avalia –
16
se a possibilidade de desenvolver uma boa pesquisa sobre determinado
assunto.
Com isso, o uso da pesquisa exploratória torna-se relevante para esse estudo, pois,
por meio dela, é possível tecer paralelos entre a teoria proposta e a prática
organizacional encontrada, possibilitando resposta ao problema levantado e a
confirmação ou rejeição das hipóteses elaboradas.
No que diz respeito à pesquisa descritiva, Andrade (2006, p. 124) afirma que:
Nesse tipo de pesquisa, os fatos são observados, registrados, analisados,
classificados e interpretados, sem que o pesquisador interfira neles. Isto
significa que os fenômenos do mundo físico e humano são estudados, mas
não manipulados pelo pesquisador.
O uso desse tipo de pesquisa justifica – se, pelo fato do estudo exigir amplo
conhecimento sobre o processo de fabricação do papel, focando – se na
manutenção do equipamento analisado.
1.6.2 TÉCNICAS PARA COLETA DE DADOS
A Técnica utilizada para coleta de dados foi o estudo de caso, que segundo Cervo
(2006, p. 62), “é a pesquisa sobre determinado indivíduo, família, grupo ou
comunidade que seja representativo de seu universo, para examinar aspectos
variados de sua vida”. A importância desse estudo é ganhar a familiaridade do tema
pesquisado, através de uma investigação minuciosa do processo, permitindo assim,
um conhecimento amplo e detalhado.
1.6.3 FONTES PARA COLETA DE DADOS
Neste trabalho foram utilizadas duas fontes para a coleta de dados: fontes primárias
e fontes secundárias. Para Andrade (2006, p. 43) “fontes primárias são constituídas
por obras ou textos originais, material ainda não trabalhado, sobre determinado
17
assunto”. No trabalho em estudo, os dados advindos da fonte primária foram obtidos
pelo departamento de manutenção da empresa.
Segundo Andrade (2006, p. 43) “fontes secundárias referem-se a determinadas
fontes primárias, isto é, são constituídas pela literatura originada de determinadas
fontes primárias e constituem-se em fontes das pesquisas bibliográficas”. As fontes
e dados secundários desse estudo são livros, artigos científicos e entre outras fontes
já existentes que constituem o embasamento teórico da pesquisa.
1.6.4 CARACTERIZAÇÃO DA AMOSTRA PESQUISADA
O universo da pesquisa resume-se ao Trabalho de Conclusão de Curso, do curso de
Engenharia de Produção Mecânica, da faculdade MULTIVIX, situada no município
de São Mateus – ES, no decorrer do ano de 2013. A pesquisa foi realizada na
empresa X, no setor de Desagregação do Papel e Celulose.
1.6.5 INSTRUMENTOS DE COLETA DE DADOS
Com base no problema proposto, a coleta de dados da pesquisa foi baseada em
dois tipos: pesquisa de documental e a observação.
Segundo Ferrão (2012, p. 101), “É a pesquisa que se baseia na coleta de dados, de
documentos escritos ou não, através das fontes primárias, realizadas em bibliotecas,
institutos e centros de pesquisa, museus, acervos particulares e públicos”. Na
análise de documentos, da empresa X, está os principais registros do equipamento
como ano de compra, especificação do fabricante, garantia, manutenção e entre
outros.
De acordo com Cervo (2006, p. 31) “observar é aplicar atentamente os sentidos
físicos a um objeto para dele obter um conhecimento claro e preciso.” A observação,
analisará o comportamento do equipamento durante a execução do projeto.
18
1.6.6 POSSIBILIDADE DE TRATAMENTO E ANÁLISE DOS DADOS
Os resultados obtidos nesta análise foram levados em conta às condições
ambientais de trabalho onde se encontravam os dois redutores. Outro ponto
pesquisado foi à especificação do rolamento do eixo de entrada de um dos redutores
através do diagrama causa- efeito.
Após a identificação da análise dos fenômenos foi montado um estudo de caso,
onde foram inseridos todos os dados coletados, e expostos através de ferramentas
utilizadas para identificação de falhas, como diagrama causa e efeito, Árvore de
Análise Falha - FTA, para demonstrar de forma prática a solução do problema e por
fim estabelecer quais os benefícios e impactos serão obtidos a médio e longo prazo
caso seja realizado essa intervenção.
A coleta de dados, segundo Ferrão (2012, p. 111), “[...] é realizada pelas técnicas de
pesquisa, cujo (s) tipo (s) de pende do objeto do trabalho. É uma tarefa que
demanda tempo, paciência, esforço pessoal, disciplina quanto ao tempo e local,
treinamento, critério e atenção no registro da informação”.
Depois de serem coletados, os dados foram analisados e interpretados por meio de
uma relação entre a teoria e os dados empíricos, propondo-se dar maior
sustentação às informações. Foram utilizados os resultados da análise termográfica
e de vibração, passando para a fase seguinte, que é a apresentação e análise dos
dados para emissão do parecer final.
1.7 APRESENTAÇÃO DO CONTEÚDO DAS PARTES DO TRABALHO
O presente trabalho está dividido em cinco capítulos apresentados da seguinte
forma:
No capítulo 1 é abordado sobre o processo de fabricação do papel, dando ênfase,
na etapa de Desagregação, no qual se delimitará no estudo de caso a aplicação da
ferramenta de analise de falha de um dos redutores pertencentes ao equipamento
19
desagregador, tendo como justificativa os altos custos de manutenção com trocas
frequentes de óleo lubrificante. Ainda neste tópico, são abordadas as principais
hipóteses que podem ter influenciado essa geração de intervenções de manutenção
e quais foram os processos que estiveram presentes nesta pesquisa.
No capítulo 2 é apresentado o processo de desagregação e qual é a sua importância
na etapa da produção do papel, descrevendo-se os principais elementos do
desagregador, enfatizando o redutor e seus componentes. E por fim, são
conceituados os principais ensaios e análises mecânicas que servirão como base no
estudo de caso.
No capítulo 3 ocorre o desenvolvimento do estudo de caso onde foram
apresentadas, primeiramente, a caracterização da empresa e o problema em
questão, preparação e análise dos dados coletados através da pesquisa. Concluindo
esse capitulo são apresentadas as causas, bem como a intervenção para solucionar
o problema do redutor e os comparativos dos impactos financeiros que houve após
com essa pesquisa.
No capítulo 4 abordam-se a conclusão solucionando a causa da carbonização do
óleo no redutor e as recomendações para implementações futuras.
E
por fim,
no
quinto
capítulo
abordam-se
as
desenvolvimento deste trabalho de conclusão de curso.
referências
utilizadas
no
20
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 DESAGREGADOR NO PROCESSO DE PRODUÇÃO DO PAPEL
Durante as etapas de produção do papel e celulose, podem ocorrer variações de
perdas do processo, destacando-se na fabricação do papel: tempo operacional,
programação, refilo, aproveitamentos e os refugos (semiacabados fora das
especificações da qualidade para o cliente). Refilo, segundo Panucarmi (2013), são
as, “tiras cortadas das beiradas dos rolos de papel bruto nas rebobinadeiras e
cortadeiras, ou das folhas de papel nas guilhotinas, para ter o formato desejado no
papel acabado”.
Grande parte das perdas relaciona-se ao processo de acabamento onde acontece o
rebobinamento
do
rolo
jumbo
(bobina
produzida
na
máquina
de
papel)
transformando-se em bobinas menores, pois neste procedimento, existem algumas
variáveis (tipo de gramatura do papel, velocidade de rebobinamento, tensão
superficial entre a folha e o rebobinamento e entre outras) que em alguns casos
podem estar fora do alcance dos sistemas de controle.
As bobinas de refugos são cortadas por uma serra mármore, onde o corte da
mesma é enviado por uma esteira para o equipamento chamado Desagregador,
uma espécie de liquidificador, no qual o mesmo diluirá todo esse material em pasta,
sem que danifique as fibras. De acordo com a Metso Paper (2006, p. 2):
O papel é misturado com água para dissolver facilmente as ligações entre
as fibras. Quando as fibras são molhadas, elas enfraquecem e voltam a ter
as características de origem. As fibras são separadas, devido à mistura e ao
amassamento mecânico. A separação é induzida, misturando-se
vigorosamente a suspensão água/fibras com o rotor. A rotação do rotor
provoca diferenças de velocidade no fluxo entre as camadas da pasta,
ocasionando, em seguida, a turbulência dos fluxos necessária ao
desfibramento. O rotor tem também em efeito de desfibramento mecânico.
As lâminas do rotor batem nos pedações de papel que ainda não foram
desfibrados e amassam a pasta na área situada entre a superfície mais
baixa do rotor e o disco crivado.
21
2.1.1 OS PRINCIPAIS COMPONENTES DO DESAGREGADOR
Conforme a Metso Paper (2006), o equipamento é seccionado em cinco principais
partes (Figura 1).
Figura 1: Composição do Desagregador.
Fonte: Metso Paper, 2006, p. 4.
Para melhor entendimento, os componentes do desagregador foram divididos em
duas partes que são: Sistema de Recebimento de Materiais e Transmissão.
2.1.2 SISTEMA DE RECEBIMENTO DE MATERIAIS
Para a iniciação do processo de desagregação, os refugos já passados pelo
processo de corte, são enviados para rampas de alimentação, onde ficarão retidos
dentro do depósito, juntamente com a água.
Após esse procedimento, os materiais são triturados através de rotores, podendo ter
um ou mais rotores no equipamento, nos quais são conectados dentro do depósito.
Segundo Metso Paper (2006), a estrutura do rotor (Figura 2) é composta,
basicamente, de oito lâminas, onde em quatro são realizadas os bombeamentos
adicionais, constituído de aço fundido, afim que seja resistente aos ácidos ocorridos
no processo.
22
Figura 2: Rotor do Desagregador.
Fonte: Metso Paper, 2006, p. 7.
Além disso, os rotores do desagregador podem ser acionados de duas formas,
conforme descrito abaixo de acordo com a Metso Paper (2006, p. 5):
Existem dois tipos de rotores: um acionado por correias e outro acionado
por engrenagem. Em um rotor acionado por correias, o rotor é fixado no
eixo da unidade de suporte. Em um rotor acionado por engrenagem, a
fixação é feita no eixo de transmissão. O rotor e o depósito são conectados
de modo flexível graças a uma junção em O, colocada entre eles. Um
desagregador pode ser equipado com um ou dois rotores.
23
Figura 3: Acionamento por engrenagem.
Fonte: Adaptado da Metso Paper, 2006, p. 06.
No estudo de caso, os rotores do equipamento apresentam o acionamento por
engrenagem (Figura 3), onde a fixação da mesma é realizada pelo eixo de
transmissão.
2.1.3 SISTEMA DE TRANSMISSÃO
Segundo Metso Paper (2006, p. 8), “o dispositivo de transmissão do equipamento
pode ser definido pelo espaço disponível e pela potência exigida pelo
desagregador”. Com essa definição, o equipamento pode ser operado por
transmissão de correia como também pelo acionamento por engrenagem. No projeto
do equipamento o Desagregador Hidrapulper®, é constituído de dois sistemas de
transmissão por engrenagem (Figura 4).
24
Figura 4: Sistema de transmissão com acionamento por engrenagem.
Fonte: Adaptado da Metso Paper, 2006, p. 9.
Para melhor entendimento, quanto ao processo, abordou-se somente o redutor, pois
é o principal foco do estudo de caso.
2.2 REDUTOR
A principal função do redutor de velocidade é reduzir velocidade de rotação em
eixos, transmitindo potência e mudando a velocidade de rotação nos equipamentos,
em diversas áreas industriais.
2.2.1 OS PRINCIPAIS COMPONENTES DO REDUTOR
Os principais componentes do redutor são os rolamentos, engrenagens, eixos de
entrada e saída e carcaça (Figura 5). O redutor é constituído de um conjunto de
eixos com engrenagens podendo ser cilíndricas de dentes retos, helicoidais, cônicas
ou somente com uma coroa com parafuso sem fim, que tem como função reduzir a
velocidade de rotação do sistema de acionamento do equipamento.
25
Figura 5: Elementos do Redutor Mecânico.
Fonte: EBAH, 2013.
A seguir serão abordados os principais elementos que estarão presentes na análise
de falha do estudo de caso.
2.2.1.1 EIXOS
Os eixos, conceituado por Niemann (1971, p. 51), “servem apenas para apoiar
peças de máquinas fixas, móveis ou oscilantes, mas não transmitem momento de
torção, sendo, portanto, sujeitos principalmente à flexão”.
De acordo com Melconian (2012) os eixos podem ser classificados em dois tipos:
eixos e eixos árvore. Segundo o autor, a definição de eixo pode ser explicada como
elemento de máquina que opera fixamente, como por exemplo, o funcionamento do
eixo dianteiro de um veículo, com tração traseira. Já os eixos árvore trabalham em
movimentos de rotação.
2.2.1.2 ENGRENAGEM
As engrenagens para Melconian (2012, p. 91):
26
Denomina-se engrenagem a peça de formato cilíndrico (engrenagem
cilíndrica), cônico (engrenagem cônica) ou reto (cremalheira), dotada de
dentadura externa ou interna, cuja finalidade é transmitir movimento sem
deslizamento e potência, multiplicando os esforções com a finalidade de
gerar trabalho.
A finalidade das engrenagens para Carreteiro e Belmiro (2006, p. 185), “[...] é
transmitir o movimento de rotação de um eixo para outro, modificando a velocidade
e permitindo transmitir potências elevadas”.
2.2.1.3 ROLAMENTOS
Segundo Cunha (2005, p. 277), os mancais de rolamentos podem ser definidos e
caracterizados como:
Elementos girantes que propiciam o rolamento entre uma base fixa ao eixo
e um corpo fixo que se ajusta ao cubo. Os elementos girantes podem ser
esferas, rolos cilíndricos ou cônicos e agulhas. Os principais fabricantes de
rolamentos no Brasil pode-se citar: SKF, NSK, INA e FAG. Os esforços que
os rolamentos suportam são radiais, axiais, e ainda a combinação.
Na Figura 6 mostra os tipos de elementos girantes utilizados.
Figura 6: Tipos de elementos girantes utilizados. (A) esferas; (B e C) rolos; (D)
agulhas.
Fonte: Cunha, 2005, p. 277.
Na elaboração de um projeto de uma máquina, deve-se especificar o rolamento
27
ideal, para que o mesmo possa suportar a carga exigida, de acordo com Melconian
(2012) os rolamentos podem ter três tipos: radial, axial e combinada.
Figura 7: Exemplo de carga radial (Fr).
Fonte: Melconian, 2012, p. 191.
Figura 8: Exemplo de carga axial (Fa).
Fonte: Melconian, 2012, p. 191.
Figura 9: Exemplo de Carga combinada (Fa e Fr).
Fonte: Melconian, 2012, p. 192.
28
A carga radial (Fr) atua em direção aos raios dos rolamentos. Já a carga axial (Fa)
atua no eixo longitudinal do rolamento. E por fim, a carga combinada é a soma da
carga axial e radial, originando assim uma carga resultante.
Segundo Cunha (2005, p. 280) os esforços atuantes nos rolamentos são
caracterizados: “[...] “capacidade de carga dinâmica” (C) em N e a “carga dinâmica
equivalente” (P), dada em N. A relação entre os dois parâmetros (C/P) é
denominada “segurança da carga” e relaciona-se com a “vida nominal” do
rolamento”.
Figura 10: Exemplo de Parâmetro de esforço atuante para o rolamento SKF 22334 C3.
Fonte: SKF.
O principal papel desse parâmetro é apresentar um melhor tipo de rolamento para
determinadas máquinas, tomando como base a vida nominal e a rotação dos
rolamentos.
De acordo com, Melconian (2012), os rolamentos podem ser classificados em três
tipos: Rolamentos de Esferas, Rolamentos de Rolos e Rolamento de Agulha. A
seguir serão abordadas as principais características dessa classificação.
2.2.1.3.1 ROLAMENTO DE ESFERAS
De acordo Cunha (2005), os rolamentos de esferas suportam forças radiais e axiais
e podem ser classificado:
29
Figura 11: Tipos de rolamentos de esferas.
Fonte: Cunha, 2005, p. 278.
2.2.1.3.2 ROLAMENTOS DE ROLOS
Segundo Cunha (2005), os rolamentos de rolos suportam forças radiais e axiais e
podem ser classificado:
30
Figura 12: Tipos de rolamentos de rolos.
Fonte: Cunha, 2005, p. 279.
2.2.1.3.3 ROLAMENTOS DE AGULHA
Conforme Cunha (2005), os rolamentos de agulha podem ser classificado e
apresentam o exemplo dos tipos de montagem dos rolamentos de contato angular
de uma carreira de esfera.
Figura 13: Tipos de rolamentos de agulhas.
Fonte: Cunha, 2005, p. 279.
31
Figura 14: Montagens dos rolamentos de uma carreira de esfera e contato angular.
Fonte: Cunha, 2005, p. 280.
2.2.2 ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA
Para o estudo de caso, serão abordados dois redutores do fabricante MOVENTAS ®
pertencentes
ao
equipamento
Desagregador
Hidrapulper.
Adotaremos
a
nomenclatura dos redutores como RM1 e RM2, afim de, obter a melhor
compreensão da pesquisa. São apresentadas as especificações técnicas (Figura 6 e
Figura 7), onde foram divididos em três grupos: Dados do Redutor, Condições de
Aplicação e Lubrificação.
Figura 15: Dados do redutor RM1.
Fonte: Moventas, 2005, p. 114.
32
Figura 16: Dados do redutor RM2.
Fonte: Moventas, 2005, p. 107.
2.2.3 INSTRUÇÕES DE SEGURANÇA
Para minimizar os risco e evitar acidentes, no manual do fabricante dos Redutores
Moventas (2005), encontra-se uma lista dos riscos ao manusear as unidades de
transmissão:

Condições de trabalho impróprias

Má iluminação

Ruído e vibrações

Trabalhos em andaimes ou locais confinados

Elevação e deslocamento de cargas pesadas

Métodos de trabalho inadequados

Funcionamento automático ou arranques inesperados

Dispositivos rotativos e outros dispositivos móveis

Componentes hidráulicos de alta pressão

Elevada temperatura de óleo
33

Quaisquer fugas de óleo

Substâncias inflamáveis e corrosivas, bem como outros químicos que sejam
nocivos para a saúde e para o ambiente.
Essas instruções devem ser sempre respeitadas para evitar os possíveis riscos.
2.2.4 MANUTENÇÃO DOS REDUTORES
Manutenção segundo dicionário Aurélio, “são as medidas necessárias para a
conservação ou permanência de alguma coisa ou de uma situação ou ainda como
os cuidados técnicos indispensáveis ao funcionamento regular e permanente de
motores e máquinas”.
Moventas (2005) apresenta os principais procedimentos para a manutenção:

Data da finalização e verificação da montagem completa;

Primeiro abastecimento de óleo, tipo e quantidade;

Início e término do período de teste, com as respectivas observações feitas
durante sua realização;

Arranque de funcionamento e verificação da potência do motor;

Primeira mudança de óleo e inspeção feita nesta ocasião;

Próximas mudanças de óleo. É extremamente importante que as verificações
regulares incluam inspeção de engrenagens e se possível, da condição dos
rolamentos, e que os resultados sejam incluídos no cartão de manutenção
preventiva;

É importante que o fabricante, ou representante autorizado, juntamente com o
usuário, façam inspeção detalhada do redutor no final do período ode
garantia;

Caso haja sinais evidentes de desgaste ou danos dos flancos dos dentes das
engrenagens (corrosão) a causa deve ser imediatamente averiguada. As
causas mais comuns da diminuição da visa útil do redutor são: falhas na
fundação, sobrecargas, lubrificação deficiente, presença de água no óleo
34
lubrificante, tubos de lubrificação bloqueados, valores de carga subestimados
quando da seleção do redutor.
2.2.5 LUBRIFICAÇÃO DOS REDUTORES
O tipo e a quantidade de óleo, para a lubrificação dos Redutores, devem ser de
acordo com a orientação do fabricante.
Assim Moventas (2005, p. 2), conceitua que:
A temperatura de operação pode elevar-se em certos casos, entre 15 –
20ºC além do normal, simplesmente devido ao acréscimo de 15% na
quantidade de óleo. Isto ocasiona redução na viscosidade do óleo e, em
casos extremos, danos das engrenagens do redutor. Quando o nível de
óleo é mais baixo que o indicado, há o risco de a engrenagem não alcançar
o óleo e a lubrificação por chapinhagem não funcionar corretamente.
(MOVENTAS, 2005, p. 2):
Usando óleo mineral, as trocas de óleo subsequentes devem ser realizadas
a intervalos de um (1) ano. A temperatura de operação não deve ultrapassar
os + 80ºC, medida nos mancais dos rolamentos.
Usando óleos sintéticos (PAO), as trocas de óleo subsequentes devem ser
realizadas a intervalos de três (3) anos. Se as temperaturas de
funcionamento são superiores a +90ºC, medida nos mancais dos
rolamentos, o óleo deve ser trocado a cada 12000h.
2.3 LUBRIFICANTES
Conforme Carreteiro e Belmiro (2006) as bases lubrificantes podem ser classificada
em dois principais grupos: óleos básicos minerais, resultados do refino do petróleo
cru, e os óleos de base sintética, síntese de compostos relativamente puros
apropriados para o uso de lubrificante.
Já os aditivos são conceituados como compostos químicos, que são acrescentados
aos óleos básicos, com objetivo de reforçar as qualidades que existem, além de
oferecer novas propriedades ou eliminar características indesejadas. Segundo
Carreteiro e Belmiro (2006, p. 69), os aditivos podem ser classificados em dois
35
grupos:
a) aqueles que modificam certas características físicas, tais como ponto de
fluidez, espuma e índice de viscosidade;
b) aqueles cujo efeito final é de natureza química, tais como inibidores de
oxidação, detergentes, agentes EP e outros.
2.3.1 ANÁLISE DE LUBRIFICANTES
A aplicação correta dos lubrificantes podem proporcionar alto desempenho e melhor
confiabilidade, pois, geralmente, as principais falhas nos equipamentos mecânicos
são devido à especificação inadequada do lubrificante, falta ou excesso e desgaste
prematuro do óleo antes da realização correta da troca.
Segundo Semapi (2013), a análise de lubrificantes pode ser conceituado como:
procedimento científico que determina e quantifica as características físico-químicas,
a fim de avaliar as condições do uso de lubrificantes nos equipamentos.
2.3.1.1 VISCOSIDADE
De acordo com Carreteiro e Belmiro (2006), o termo viscosidade pode ser definida
como, interação entre as moléculas de fluido. Essa movimentação acarretará uma
resistência interna, denominada cisalhamento, onde a mesma estará em função do
seu deslocamento.
Na análise de óleo a verificação deste item é de extrema importância, pois o mesmo
determinará se o equipamento está operando corretamente ou não. Por exemplo, se
nessa avalição concluísse que um determinado maquinário, apresentasse um
aumento de viscosidade em sua operação, esse resultado, podem gerar em alguns
casos, uma grande dificuldade de fluidez do óleo, ou seja, haverá uma maior carga
de energia para que ocorra essa circulação do lubrificante e, consequentemente,
terá um aumento de temperatura no sistema de transmissão do equipamento. Agora
se nesse mesmo exemplo, a viscosidade apresentasse abaixo do ideal, o
36
equipamento poderá sofrer altas taxas de desgaste, pois não haveria a circulação do
filme lubrificante em todos os elementos, ocorrendo assim atritos e desgaste.
Para verificação da viscosidade é utilizado o índice de viscosidade, segundo
Carreteiro e Belmiro (2006, p. 50) é “O método mais usual para expressar o
relacionamento da viscosidade com a temperatura [...] baseado em uma escala
empírica.”. De acordo com o autor, para a determinação desse índice, pode ser
baseada na viscosidade cinemática ou na viscosidade Saybolt (temperatura de 40°C
e a 100°C). A principal unidade para medir a viscosidade é centistoke (cSt). No
Sistema Internacional (SI), é dada milímetro quadrado/segundo (mm²/s) que é
equivalente a 1 cSt.
2.3.1.1.1 CLASSIFICAÇÃO ISO VG
A classificação ISO VG – Organização Internacional de Normalização é baseada:
[...] na viscosidade cinemática (centistokes) a 40°C. Os números que
indicam cada grau de viscosidade ISO representam o ponto médio de uma
faixa de viscosidade compreendida entre 10% acima ou abaixo desses
valores. Dessa forma, um lubrificante designado, por exemplo, pelo grau
ISO 100, tem viscosidade cinemática, a 40°C, compreendida entre 90 cSt e
110 cSt. (CST ARCELOR BRASIL, 2006, p. 77)
De acordo CST ARCELOR BRASIL (2006) esse tipo de classificação é aplicado,
somente aos lubrificantes industriais, pois a viscosidade é uma característica
fundamental para a seleção de lubrificante. O termo VG, tem como significado
Viscosity Grade (Grau de Viscosidade).
Para a especificação de um óleo ISO VG é analisado as faixas de temperaturas de
operação e o tipo do lubrificante, ou seja, para cada tipo de óleo apresentasse uma
curva de comportamento das classes ISSO VG, que apresenta uma designação
para o lubrificante de acordo com a temperatura.
37
Tabela 1: Tabela de normas de óleos lubrificantes.
Fonte: Moventas, 2005, p. 136.
Gráfico 1: Gráfico de temperatura da lubrificação do óleo na unidade de
transmissão.
Fonte: Moventas, 2005, p. 137.
2.4 MANUTENÇÃO PREDITIVA
A manutenção preditiva, conforme Siqueira (2012, p. 13), “[...] busca a previsão ou
antecipação da falha; medindo parâmetros que indiquem a evolução de uma falha a
tempo de serem corrigidas [...]”.
A seguir serão abordadas, de forma resumida, as principais técnicas utilizadas nos
38
procedimentos de manutenção preditiva nos equipamentos.
2.4.1 ANÁLISE TERMOGRÁFICA
Conforme Pereira (2011, p. 124),
“O princípio da termografia está baseado na medição da distribuição de
temperatura superficial do objeto ensaiado, quando estiver sujeito a tensões
térmicas (normalmente calor) [...] Esta frequência é captada por câmeras
termográficas que permitem a visualização da distribuição de calor”.
Segundo Pereira (2011), as técnicas termográficas possui uma ampla aplicação em
vários equipamentos de processos, tais como: sistemas elétricos, fornos, trocadores
de calor, conversores, vasos de pressão, reatores, caldeiras, condutos, chaminés e
entre outros.
2.4.2 ANÁLISE DE VIBRAÇÃO
De acordo com Beer, (2012, p. 1218) a vibração mecânica pode ser conceituada
como:
[...] movimento de uma partícula ou corpo que oscila em torno de uma
posição em equilíbrio. [...] geralmente produzida quando um sistema é
deslocado de sua posição de equilíbrio estável. O sistema tende a retornar
a essa posição sob a ação de forças restauradoras (sejam forças elásticas,
como o caso de uma massa ligada a uma mola, ou forças gravitacionais,
como é caso do pendulo).
Análise de Vibração é um procedimento onde são englobados conceitos
matemáticos e físicos, transmitidos através de sinais, nos quais são enviados para
uma máquina eletrônica para que sejam computadas e analisadas as respostas, a
fim de utiliza-las para melhor produtividade do equipamento. De acordo com Rao
(2009, p. 9) a análise de vibração é:
[...] é um sistema dinâmico para o qual as variáveis como as excitações
(entrada) e respostas (saídas) são dependentes d o tempo. Em geral, a
resposta de um sistema vibratório depende das condições iniciais, bem
como das excitações externas.
39
2.4.2.1 MEDIÇÃO DA VIBRAÇÃO
Na análise de vibração, o processo de medição ocorre, quando é acoplado o
elemento, denominado, transdutor ou sensor de vibração na máquina ou suporte
que ocorre vibração. O transdutor por sua vez, realizará a função de codificar a
vibração mecânica e transformar em sinal vibratório elétrico. Posteriormente, será
feita a amplificação e conversão do sinal elétrico em um sinal digital que será
transmitido em um equipamento com display, podendo ser armazenado num
computador, para que seja realizada a análise. A figura abaixo mostra o esquema de
medição da vibração.
Figura 17: Esquema de Medição da Vibração.
Fonte: Medição de vibração, 2013.
Os medidores de vibração, de acordo com o fabricante Instrutherm (2007, p. 1), têm
como objetivo “[...] o monitoramento de vibração em máquinas industriais”.
Além disso, o Instrutherm (2007, p. 1), ressalta a importância de medir a vibração: “O
nível de vibração é um guia útil da condição em que a máquina se encontra.
Balanceamento, desalinhamento e folga da estrutura, resulta no aumento do nível de
vibração, indicando que a máquina necessita de manutenção”.
2.4.2.2 ANÁLISE DO SINAL VIBRATÓRIO
Os valores estão dispostos em um gráfico, onde a oscilação deste movimento é
denominada espectro. No eixo das ordenadas estão distribuídos os valores do nível
da vibração (velocidade, deslocamento e aceleração), já a abscissa relaciona-se ao
tempo (frequência).
40
Gráfico 2: Gráfico de Análise de Vibração.
Fonte: MTA Engenharia de Vibrações.
2.5 ANÁLISE DE FALHA EM EQUIPAMENTOS
Segundo Siqueira (2012, p. 51) a falha pode ser definida como:
[...] consiste na interrupção ou alteração da capacidade de um item
desempenhar uma função requerida ou esperada. [...] podem ser
classificada sob vários aspectos, tais como origem, extensão, velocidade,
manifestação, criticidade ou idade.
Para a seleção de sistemas que serão submetidos à análise MCC- Manutenção
Centrada na Confiabilidade, Siqueira (2012), relata que para escolha de um sistema
deve se atentar aos quesitos de segurança, disponibilidade e economia do processo.
De acordo com Pereira (2011, p. 188), as falhas podem ser classificadas em três
tipos de falhas:

Falhas relacionadas à Idade do Ativo: “[...] acontece naturalmente em razão
de fatores como próprio processo operacional de um equipamento. Peças
mecânicas possuem desgaste, enquanto as eletrônicas tendem a falhar em
razão de outros fatores”;

Falhas Aleatórias de Componentes Simples, conforme Pereira (2011, p. 189):
41
Ao contrario das falhas relacionadas à idade, as falhas aleatórias estão
sujeitas as cargas externas. Quando me refiro à carga, quero dizer tensão
mecânica (forçando determinada peça até a quebra) ou tensão elétrica
(carga externa, como relâmpago, que ocasiona sobrecarga). Para se
proteger destas falhas, na prática, é preciso limitar o aumento anormal
destas tensões;

Falhas Aleatórias de Componentes Complexos, Pereira (2011, p. 190) diz que a:
[...] incorporação de novas tecnologias para melhorar o desempenho ou
maior segurança operacional. Estas aplicações ocorrem cada vez mais,
tanto em indústrias como em outros segmentos. É uma maneira de ser mais
competitivo, mas, por outro lado, acaba por trazer “maior dor de cabeça” a
Manutenção. Uma maior complexidade significa estabelecer ou reduzir
dimensões, melhorar interfaces, durabilidade ou ainda aumentar a
confiabilidade das informações, e isso, por sua vez também aumenta a
possibilidade de falha [...].
2.5.1 FERRAMENTAS PARA ANÁLISE DE FALHAS
Segundo Pereira (2011), os procedimentos para análise de falhas são classificados
em dois grandes grupos: Métodos para Análise de Falha e Método Estatísticos para
Análise de Falhas, sendo que o ultimo se destaca segundo o autor a Curva da
Banheira, Taxa de Falhas, as Distribuições Hiperexponencial, Exponencial Negativa,
Poisson, Normal e Weibull.
Os principais Métodos para Análise de Falha são: Gráfico Pareto, Diagrama de
Causa e Efeito (Ishikawa), Método dos “5 Porquês”, FMEA e FTA.
2.5.1.1 GRÁFICO DE PARETO
Os autores Silva e Avanzi (2007, p. 190) definem o método do Gráfico de Pareto “[...]
método visual e de fácil interpretação, com base em critérios de prioridades. Tem
como objetivo a análise comparativa de dados para estabelecer prioridades na
tomada de decisões”.
O autor, Pereira (2011, p. 191), descreve a forma apresentada e as orientações para
construção do Gráfico de Pareto:
42
O gráfico é formado por barras verticais decrescentes, no qual a altura
representa a frequência de ocorrência de um defeito ou falha, mais uma
linha cumulativa usada para indicar as somas percentuais de colunas. [...]
Orientações para construção do gráfico:
A. Determinar como os dados serão classificados: por produto, máquina,
turno ou operador.
B. Construir uma tabela, colocando os dados em ordem decrescente.
C. Calcular a porcentagem de cada item sobre o total e o acumulado.
D. Traçar o diagrama e a linha de porcentagem acumulada.
Gráfico 3: Exemplo de construção de um Gráfico de Pareto.
Fonte: Gestão de Projeto.
2.5.1.2 DIAGRAMA DE CAUSA E EFEITO
O diagrama de causa e efeito possui duas nomenclaturas bastante conhecidas no
ramo da manutenção que são ou “Diagrama Espinha de Peixe”, devido a sua forma
de organização, ou “Diagrama de Ishikawa”, homenagem ao criador deste método o
Kaoru Ishikawa.
Conforme Rodrigues (2004, p. 114), o diagrama de causa e efeito é definido como
“[...] um diagrama que visa estabelecer a relação entre o efeito e todas as causas de
um processo. Cada efeito possui várias categorias de causas, que, por sua vez,
podem ser compostas por outras causas.”. A figura abaixo mostra um modelo de
diagrama de causa e efeito.
43
Figura 18: Modelo de diagrama de Causa e Efeito.
Fonte: Rodrigues, 2004, p.115.
Segundo Pereira (2011), para cada tipo de efeito, existem diversas categorias de
causa. O autor menciona quatro categorias, denominadas “4M” (Método, Mão-deObra, Material, Máquina). Conforme Rodrigues (2004, p. 115), os “4M”, são definidos
como:
- Mão-de-Obra: depende de treinamento, supervisão e motivação;
- Máquina: depende de manutenção, adequação, capacidade e
instrumentação.
- Material: depende de estocagem, qualidade, especificação, rendimento e
perdas.
- Método: depende de processo de fabricação, fluxo, tolerância e
instrumentação.
Recentemente, inseriram-se mais duas novas categorias (Medição e Meio
Ambiente), formando assim “6M”. A elaboração deste método é necessária para
realizar um levantamento das possíveis causas, em reuniões de Brainstorming “[...]
técnica utilizada para auxiliar uma equipe a gerar/criar diversas ideias no menor
espaço de tempo possível” (RODRIGUES, 2004, p. 112).
É preciso reunir uma equipe multidisciplinar, onde os participantes descreverão as
possíveis causas do problema. Nesta etapa Pereira (2011, p. 193), descreve o
procedimento.
O líder designado coleta estas informações e vai afixando-as abaixo de um
dos “6Ms”, escolhendo o mais apropriado para cada uma. Na prática, podese colocar um cartaz com o desenho do diagrama, afixado na parede. Outra
forma seria desenhar o diagrama num painel e escrever as causas.
44
2.5.1.3 MÉTODO DOS “5 PORQUÊS”
De acordo com César (2011, p. 121), o método dos “5 Porquês” , pode ser
conceituado: “[...] documento de forma organizada que identifica as ações e as
responsabilidades de quem irá executar, através de um questionamento, capaz de
orientar as diversas ações que deverão ser implementadas.”
É um método de fácil aplicação comparado com outros procedimentos citados
anteriormente, pois não exige uma estrutura gráfica. A finalização deste método
acontece quando ocorrem repetições de respostas durante o processo ou quando
não há mais nenhuma possibilidade de idéias viáveis para o problema em questão.
O autor Pereira (2011, p. 195), faz tradução de cada uma das letras de origem
inglesa, e apresentando o seu real significado abaixo:
WHAT (O que?): define as tarefas que serão executadas;
WHEN (Quando?): define o prazo para a conclusão das tarefas;
WHO (Quem?): define a pessoa responsável pela tarefa;
WHY (Por que?): define a razão de execução da tarefa;
HOW (Como?): define a forma como a tarefa vai ser executada; uma
descrição clara e objetiva é necessária para avaliar a viabilidade técnica.
HOW MUCH (Quanto custará?): define os recursos financeiros necessários
para execução da tarefa.
A aplicação do método é descrita pelo César (2011, p. 121), em três formas:
- Referenciar as decisões de cada etapa no desenvolvimento do trabalho.
- Identificar as ações e responsabilidades de cada um na execução das
atividades.
- Planejar as diversas ações que serão desenvolvidas no decorrer do
trabalho.
2.5.1.4 ANÁLISE DO MODO E EFEITO DE FALHA (FMEA)
Análise Do Modo e Efeito de Falha (FMEA) pode ser definida como:
[...] uma abordagem estruturada para identificar, estimar, priorizar e avaliar
o risco de possíveis falhas em cada estágio de um processo. Começa com
a identificação de cada elemento, montagem ou peça do processo e a
listagem modos de falhas potenciais, das possíveis causas e os efeitos de
cada falha (JACOBS E CHASE 2008, p. 159).
45
De acordo com Pereira (2011), o FMEA tem como objetivo de prever os modos de
falha conhecidos ou potenciais de um determinado equipamento, além de
recomendar atitudes corretivas para eliminar ou diminuir os efeitos da falha. A
principal desvantagem, não podem ser aplicados a todos os equipamentos pois, é
uma técnica que necessita de um tempo de estudo e dedicação, ou seja, não é um
método que apresenta soluções imediatas.
Figura 19: Modelo de diagrama de FMEA.
Fonte: Pereira, 2011, p. 226.
2.5.1.5 ANÁLISE DE ÁRVORE DE FALHA (FTA)
Segundo Melo (2012, p. 560) Análise de Modos e Efeitos de Falha (FTA – Failure
Mode and Effect Analysis) pode ser definido como:
Um procedimento analítico no qual cada modo de falha potencial em cada
componente de um produto é analisado para determinar seu efeito na
confiabilidade desse componente e, por ele mesmo ou em combinação com
outros possíveis modos de falha, na confiabilidade do produto ou sistema e
na função necessário do componente, ou o exame de um produto para
verificar todas as maneiras possíveis de ocorrência de falha. Para cada
falha potencial, é feita uma estimativa do seu efeito no sistema total e do
seu impacto. Além disso, é realizada uma análise da ação planejada para
minimizar a probabilidade de falha e seus efeitos.
Os principais objetivos na aplicação desse método é identificar as possíveis falhas e
eventos críticos, além de descrever e documentar os mecanismos de falhas.
46
Figura 20: Exemplo de Árvore de Falha (Helman e Andrey, 1995).
Fonte: MELO, 2012, p. 335.
De acordo com Pereira (2011), a principal vantagem em realizar a FTA é que pode
ser de fácil compreensão e de visualização para equipe de manutenção, além de
trabalhar de múltiplas falhas e permite determinar
se diminuir o risco.
a necessidade de ações para
47
3 ESTUDO DE CASO
O estudo de caso baseou-se em uma das etapas da Fabricação de Papel, o
processo de Desagregação, mais especificamente o equipamento Desagregador
Hidrapulper,
onde
foram
apresentadas,
nos
capítulos
anteriores,
o
seu
funcionamento e os seus principais componentes.
A principal causa desse estudo foi devido à carbonização do óleo lubrificante em um
dos redutores de velocidade (fabricante Moventas) do desagregador (fabricante
Metso Paper). No tópico a seguir, foi abordado a apresentação dos dados obtidos na
análise do fenômeno.
3.1 CARACTERIZAÇÃO DA EMPRESA
O estudo de caso realizou-se em uma das maiores e mais tradicionais empresas do
ramo de papel e celulose. A empresa opera em 31 países com os produtos papéis
revestidos, e em 60 países, em empresa opera com papéis não revestidos. A
empresa X apresenta quatro linhas de produção, tendo cerca de 30 marcas. No
Brasil possui várias unidades fabris, espalhadas nas regiões sudeste e nordeste,
onde ocorre a produção de papel e celulose, além de possuir escritório de vendas
nas principais metrópoles do país. O estudo de caso a seguir abordará uma das
unidades de produção desta empresa X.
3.2 APRESENTAÇÃO DOS DADOS
No dia 02 de outubro de 2012 realizou-se, a abertura de uma ordem de serviço de
manutenção, para realização da troca da carga de óleo do redutor RM1 devido sua
carbonização. De acordo com a descrição da ordem de serviço, a amostra de óleo
coletada no redutor RM1 apresentava carbonização.
48
Figura 21: Ordem de Serviço Redutor RM1 - Out. 2012.
Fonte: Empresa X.
Na realização da troca de óleo, observou-se que no interior do equipamento, os
elementos de máquina, principalmente, as engrenagens, rolamentos e a parede
interna estavam todos carbonizados (Figura 24).
Figura 22: Sistema de transmissão com carbonização do Óleo do Redutor RM1.
Fonte: Empresa X.
3.2.1 ANÁLISE DOS FENÔMENOS
A partir dos dados da abertura da ordem de serviço do RM1, foram adotadas as
49
ferramentas de análise de falha que são FTA e o digrama de ISHIKAWA, métodos
adotados por apresentarem uma melhor visualização para o estudo de caso. Para
elaboração dessas análises, necessitou-se do levantamento de dados de manual do
redutor, os históricos das ordens de serviços durante todos os anos de operação dos
equipamentos e por fim, a visita do local aonde o equipamento encontra-se.
3.2.1.1 HISTÓRICO DAS ORDENS DE SERVIÇO
No levantamento das ordens, constatou-se no ano de 2009, uma solicitação de troca
de rolamentos devido a problemas de pista externa e da gaiola do redutor RM1, pois
segundo a descrição o equipamento encontrava-se com vazamento de óleo
lubrificante em seu eixo de entrada.
Figura 23: Ordem de Serviço Redutor RM1 - Out. 2009.
Fonte: Empresa X.
Em 2010, houve uma carbonização de óleo nos redutores RM1 e RM2. De acordo
com a ordem de serviço os mesmos apresentavam em suas análises de óleo
oxidação avançada, ocorrendo assim a carbonização dos redutores.
Figura 24: Ordem de Serviço Redutor RM1 – Maio, 2010.
Fonte: Empresa X.
50
Figura 25: Ordem de Serviço redutor RM2 - Maio, 2010.
Fonte: Empresa X.
Ainda nesta ordem de serviço, foi diagnosticado que o principal motivo desta
carbonização, foi a especificação do óleo inadequada ao sistema de lubrificação,
pois, segundo informações fornecidas pelo programa SAP, da empresa X, o óleo
aplicado nos redutores não se adequava às faixas de temperatura de trabalho que
os equipamentos operavam de acordo com as especificações recomendadas pelo
fabricante do redutor, Moventas.
Figura 26: Informações sobre o tipo de óleo lubrificante.
Fonte: Empresa X.
De acordo com o fabricante Moventas (2006), a recomendação do óleo lubrificante,
depende diretamente da faixa de temperatura de operação, por exemplo, se o
redutor estiver na faixa de temperatura de 80°C, medidos nos mancais de rolamento,
o óleo lubrificante deve ser de origem mineral, caso a temperatura se exceda, utilizase o óleo sintético. Para adequação desse óleo foram feitas análises termográficas
dos redutores, partindo dos parâmetros recomendados pelo fabricante Moventas.
Verificou-se um aumento demasiado da temperatura no redutor RM1.
51
Figura 27: Análise Termográfica nos mancais de rolamento.
Fonte: Empresa X.
Com a impressão dos laudos das análises de temperaturas e de acordo com o
fabricante, sobre a faixa de temperatura de operação, o mesmo recomenda que
todos os óleos de lubrificação devam conter: “[...] a classe de viscosidade ISO VG, o
óleo tem que conter aditivos anti-desgaste, anti-ferrugem, anti-oxidante e antiespuma” (Moventas, 2006, p. 9).
Com esses dados concluiu-se que o tipo de óleo a ser utilizado nos redutores seria o
de origem sintética de base Polialfaolefina (PAO), pois segundo Moventas (2006), o
mesmo apresentava características superiores como a temperatura de operação e
intervalos de tempos maiores de trocas de óleo, se comparados às outras bases de
óleos sintéticos. Para a especificação completa do óleo de acordo com as normas,
ISO 3448 e DIN 51519, referentes às classes de viscosidade ISO VG (Tabela 1).
Posteriormente, utilizou o gráfico de viscosidade para óleos sintéticos PAO, onde
temos os parâmetros avaliados como viscosidade, em centistoke, [cSt], temperatura
de lubrificação do óleo da unidade de transmissão, em graus Celcius [°C] e as
curvas de viscosidade ISO VG, essas adimensionais.
52
Gráfico 4: Especificação do óleo sintético PAO
Fonte: Adaptado Moventas, 2005, p. 137.
No gráfico foi possível analisar que o ponto de 90°C, temperatura recomendada pelo
fabricante do redutor, a viscosidade foi de aproximadamente de 40 cSt. Porém
quando foram avaliadas as temperaturas reais, neste caso foi escolhida a
temperatura 134° C do redutor RM1, pois apresentou a maior temperatura de
operação. Dessa forma a curva de viscosidade ISO VG tendia para o número 320 e
que sua viscosidade era de aproximadamente de 30 cSt, para o parâmetro de
100°C.
Sendo assim, a viscosidade mínima requerida para essa operação de
acordo com manual foi de 30 cSt, logo a nova especificação do óleo foi SHC 632 VG
320.
53
Figura 28: Especificação do óleo sintético PAO.
Fonte: Moventas, 2005, p. 141.
Figura 29: Nova especificação do óleo pelo programa
Fonte: Empresa X.
54
Em uma nova solicitação de ordem de serviço ocorrida em 2011 (Figura 30), para o
redutor RM1, o equipamento apresentava em sua análise de óleo, presença de
impurezas, bem como acidez anormal e princípio de degradação dos aditivos do
lubrificante, conforme a Figura 30.
Figura 30: Ordem de Serviço no redutor RM1 – Nov. 2011
Fonte: Fonte: Empresa X.
De acordo com o manual Moventas (2006), o procedimento de análise do óleo devese proceder com uma coleta de amostra do mesmo, evitando-se que seja tirado do
fundo do equipamento. Esse procedimento deve ocorre após o desligamento do
equipamento. Perante a norma exigida ISO 4406, que traz como parâmetro o índice
máximo de impureza, deve estar abaixo de 2 µm/5 µm/ 15µm mícrons milímetros
(µm), neste caso, o óleo analisado estava fora do parâmetro exigido, ocorrendo
assim a troca da carga de óleo.
No ano de 2012, uma nova abertura de ordem de serviço para o redutor RM1, cuja
principal finalidade foi a troca de óleo lubrificante no equipamento. De acordo com a
descrição da ordem, a amostra do lubrificante obtida pela análise de óleo, denunciou
que a mesma apresentava fibras carbonizadas e alteração do pH. Além disso, o
lubrificante estava trabalhando em altas temperaturas, conforme a análise
termográfica, em torno de 113°C. Foi solicitada nesta ordem uma inspeção de
vibração, para medir o nível de oscilação que o equipamento estava tendo com esse
aumento de temperatura.
55
Figura 31: Ordem de Serviço no redutor RM1 – Jul. 2012.
Fonte: Fonte: Empresa X.
Figura 32: Análise Termográfica no mancal de rolamento RM1
Fonte: Fonte: Empresa X.
3.2.1.2 VISITA AO EQUIPAMENTO
Nesta etapa, realizou-se a visita ao equipamento em estudo, e pôde-se analisar que,
o ambiente era bastante quente, apresentava pouca ventilação, porém havia uma
boa iluminação para as inspeções rotineiras.
56
Figura 33: Localização dos Redutores
Fonte: Fonte: Empresa X.
Após o reconhecimento da área, realizaram-se algumas coletas de temperatura,
através da análise termográfica, utilizando como instrumento, a câmera termográfica.
Durante um dia da semana, foram aferidos três pontos no redutor: Frontal direito,
Frontal esquerdo, Lateral Direita / Esquerda, nos horários de 08h00, 12h00 e 15h00,
períodos onde apresentavam altas temperaturas.
57
QUADRO 1: ANÁLISE TERMOGRÁFICA RM1
Horário
08h00
Localização
Parte Frontal Direito Do Redutor RM1
1ª
SEMANA 08h00
08h00
Parte Frontal Esquerda Do Redutor RM1
Lado direito do Redutor RM1
Foto
(continua)
58
Horário
12h00
Localização
Parte Frontal Direito Do Redutor RM1
1ª
SEMANA
12h00
12h00
Parte Frontal Esquerda Do Redutor RM1
Lado direito do Redutor RM1
Foto
(continua)
59
Horário
15h00
1ª
SEMANA
15h00
15h00
Localização
Parte Frontal Direito Do Redutor RM1
Parte Frontal Esquerda Do Redutor RM1
Lado direito do Redutor RM1
Foto
(continua)
60
Horário
08h00
Localização
Parte Frontal Direito Do Redutor RM1
2ª
SEMANA
08h00
08h00
Parte Frontal Esquerda Do Redutor RM1
Lado direito do Redutor RM1
Foto
(continua)
61
Horário
12h00
Localização
Parte Frontal Direito Do Redutor RM1
2ª
SEMANA 12h00
12h00
Parte Frontal Esquerda Do Redutor RM1
Lado direito do Redutor RM1
Foto
(continua)
62
Horário
15h00
2ª
SEMANA
15h00
15h00
Localização
Parte Frontal Direito Do Redutor RM1
Parte Frontal Esquerda Do Redutor RM1
Lado direito do Redutor RM1
Foto
(continua)
63
Horário
08h00
Localização
Parte Frontal Direito Do Redutor
RM1
3ª
08h00
SEMANA
Parte Frontal Esquerda Do Redutor
RM1
08h00
Lado direito do Redutor RM1
Foto
(continua )
64
Horário
12h00
Localização
Parte Frontal Direito Do Redutor RM1
3ª
SEMANA 12h00
12h00
Parte Frontal Esquerda Do Redutor RM1
Lado direito do Redutor RM1
Foto
(continua)
65
Horário
15h00
3ª
15h00
Localização
Parte Frontal Direito Do Redutor RM1
Parte Frontal Esquerda Do Redutor RM1
SEMANA
15h00
Fonte: Empresa X.
Lado direito do Redutor RM1
Foto
(conclusão)
66
QUADRO 2: ANÁLISE TERMOGRÁFICA RM2
Horário
08h00
1ª
Localização
Parte Frontal Direito Do Redutor RM2
08h00
Parte Frontal Esquerda Do Redutor RM2
08h00
Lado esquerdo do Redutor RM2
SEMANA
Foto
(continua)
67
Horário
12h00
1ª
Localização
Parte Frontal Direito Do Redutor RM2
12h00
Parte Frontal Esquerda Do Redutor RM2
12h00
Lado esquerdo do Redutor RM2
SEMANA
Foto
(continua)
68
Horário
15h00
1ª
Localização
Parte Frontal Direito Do Redutor RM2
15h00
Parte Frontal Esquerda Do Redutor RM2
15h00
Lado esquerdo do Redutor RM2
SEMANA
Foto
(continua)
69
Horário
08h00
2ª
Localização
Parte Frontal Direito Do Redutor RM2
08h00
Parte Frontal Esquerda Do Redutor RM2
08h00
Lado esquerdo do Redutor RM2
SEMANA
Foto
(continua)
70
Horário
12h00
Localização
Parte Frontal Direito Do Redutor RM2
2ª
SEMANA 12h00
12h00
Parte Frontal Esquerda Do Redutor RM2
Lado esquerdo do Redutor RM2
Foto
(continua)
71
Horário
15h00
Localização
Parte Frontal Direito Do Redutor RM2
2ª
SEMANA
15h00
Parte Frontal Esquerda Do Redutor RM2
15h00
Lado esquerdo do Redutor RM2
Foto
(continua)
72
Horário
08h00
3ª
SEMANA
08h00
08h00
Localização
Parte Frontal Direito Do Redutor RM2
Parte Frontal Esquerda Do Redutor RM2
Lado esquerdo do Redutor RM2
Foto
(continua)
73
Horário
12h00
Localização
Parte Frontal Direito Do Redutor RM2
3ª
SEMANA 12h00
12h00
Parte Frontal Esquerda Do Redutor RM2
Lado esquerdo do Redutor RM2
Foto
(continua)
74
Horário
15h00
3ª
Localização
Parte Frontal Direito Do Redutor RM2
15h00
Parte Frontal Esquerda Do Redutor RM2
15h00
Lado esquerdo do Redutor RM2
SEMANA
Fonte: Empresa X.
Foto
(conclusão)
75
Após as análises termográficas, as aferições do redutor RM1 foram plotadas
em gráfico. Na apresentação dos gráficos concluiu-se que as maiores
temperatura estavam localizadas no frontal direito.
Gráfico 5: Análise termográfica resultado geral RM1.
Fonte: Empresa X.
Já no redutor RM2, apresentou-se uma pequena diferença de temperatura no
frontal direito em relação aos outros pontos, porém, a sua média estava dentro
dos padrões exigidos.
Análise Termográfica - Resultado Geral
120
Temperatura °C
100
80
Frontal Direito
60
Frontal Esquerda
40
Lado Esquerda
20
0
08:00
12:00
15:00
Gráfico 6: Análise termográfica resultado geral RM2.
Fonte: Empresa X.
76
Após a coleta de dados da análise termográfica, foi detectado o local onde
encontravam-se as maiores temperaturas, realizou-se a análise de vibração a fim de
aferir o quanto que a temperatura poderia estar influenciando na vibração dos
sistemas. Essa análise foi realizada por uma empresa terceirizada especializada
nesse tipo de ensaio. Quando iniciou o levantamento de dados, verificou-se que não
havia nenhum registro da analise vibração desde o ano de instalação do
equipamento na área, sendo que a principal justificativa alegada pela empresa foi
que o equipamento era de criticidade baixa, ou seja, o maquinário não impactaria
diretamente na paralização de todas as atividades da empresa, por isso a não ação
desse ensaio até o momento da pesquisa. Durante a realização desse projeto foram
realizadas medições de vibração em quatro pontos do redutor RM1: eixo entrada do
redutor LA (Lado Acionado), eixo saída redutor LA, eixo saída redutor LOA e Eixo
saída redutor LOA.
Figura 34: Desenho de corte do redutor.
Fonte: Moventas, p. 118.
Nessa análise foram avaliados em cada eixo três tipos de vibração: axial (paralelo a
linha central do eixo rotativo), vertical (encima do eixo) e horizontal (paralelo ao
eixo). Tomando como parâmetro crítico alto e alerta alto, além disso, o gráfico
apresenta a velocidade de vibração em mm/s e as datas de análises.
77
Gráfico 7: Eixo entrada redutor L.A..
Fonte: Empresa X.
Gráfico 8: Eixo saída redutor L.A.
Fonte: Empresa X.
78
Gráfico 9: Eixo entrada redutor L.O.A.
Fonte: Empresa X.
Gráfico10: Eixo saída redutor L.O.A.
Fonte: Empresa X.
A partir dos gráficos constatou-se que o eixo que apresentava mais criticidade em
vibrar era o eixo de entrada e saída LA, ou seja, essa análise confirmou que o lugar
onde se encontravam as maiores temperaturas, medidas na análise termográfica,
também sofria grandes picos de vibrações em pouco espaço de tempo, concluindo
assim uma anormalidade no sistema.
79
3.2.2 ANÁLISE DAS POSSÍVEIS CAUSAS
Após o levantamento dos dados e as análises, realizadas durante as observações,
foi confeccionado o FTA – Árvore de Falha de Análise (ANEXO A), tendo como
objetivo identificar, analisar e priorizar as possíveis falhas que podem ocasionar a
carbonização do óleo lubrificante no redutor. Nesse procedimento destacaram-se
três possíveis causas: lubrificante, ambiente quente e montagem.
A primeira possibilidade de causa seria a especificação incorreta do lubrificante, pois
nos históricos de ordens de serviços, houve um erro de procedimento do tipo de óleo
adequado para os redutores, porém com a substituição, o redutor RM1 apresentava
ainda o fenômeno de carbonização, diferente do redutor RM2.
A segunda possível origem são as condições de ambiente de trabalho em que os
equipamentos atuavam. Neste caso, foram avaliados alguns pontos como: a
temperatura ambiente, o espaço físico e a metragem das localizações dos
maquinários. Nessa análise, todas as questões foram verificadas no manual, nos
itens especificações técnicas e montagem de redutor. Concluiu-se que as mesmas
estavam dentro dos parâmetros exigidos pelo fabricante.
A terceira provável raiz de causa seria a montagem de elementos inadequados.
Destacaram-se quatro elementos suscetíveis às falhas: carcaça, eixos, rolamentos e
engrenagens, tendo como ênfase o rolamento, pois o mesmo foi solicitado à
substituição devido ao desgaste, conforme visto, na ordem de serviço de outubro de
2009.
Nesta análise observou que o rolamento trocado no eixo de entrada foi utilizado da
especificação FAG2 2334 C3 e não o SKF 22334 C3, conforme a recomendação do
fabricante. A partir dessa relevância, construiu-se o diagrama de ISHIKAWA
(ANEXO B), para identificar quais as possíveis falhas que podem ocorrer com o
rolamento de especificação não recomendada pelo fabricante.
80
Além dos diagramas expostos, realizou-se uma análise de carga dinâmica entre os
dois rolamentos. Nesse diagnóstico, constatou-se que o rolamento substituído, FAG
22334 C3, possuía uma carga dinâmica de 1600 KN, porém o recomendado pelo
fabricante, SKF 22334 C3, apresentava 1760 KN, ou seja, essas diferenças podiam
gerar um aumento de carga excessiva no equipamento, pois como o rolamento não
suportaria altas tensões acarretaria
o aumento de perdas por atrito, e
consequentemente, reduziria a vida útil do rolamento e o aumentará de temperatura
no sistema (Figura 10).
3.2.3 MANUTENÇÃO NO REDUTOR
Após as análises termográficas do redutor e a possível causa do aumento de
temperatura, foi solicitada uma ordem serviço para a retirada do redutor da área,
para limpeza interna e a troca do rolamento.
Figura 35: Ordem de Serviço do redutor RM1 - Jan, 2013.
Fonte: Empresa X.
81
Após seguir os procedimentos e normas da empresa x, foram retirados os elementos
do redutor para limpeza. Pôde-se observar que o rolamento FAG 22334 C3,
localizado no eixo de entrada do redutor, estava todo desgastado na pista e nos
rolos.
Figura 36: Rolamento carbonizado.
Fonte: Empresa X.
Figura 37: Rolamento com degradação nos rolos.
Fonte: Empresa X.
82
Figura 38: Obstrução da passagem de lubrificante do rolamento devido à carbonização.
Fonte: Empresa X.
Figura 39: Erosão da pista interna do rolamento.
Fonte: Empresa X.
83
Figura 40: Carcaça do redutor - fundo.
Fonte: Empresa X.
Figura 41: Redutor montado sem os elementos.
Fonte: Empresa X.
84
Figura 42: Rolamento SKF.
Fonte: Empresa X.
Figura 43: Eixos de transmissão.
Fonte: Empresa X.
85
Figura 44: Vista de frente dos eixos de transmissão.
Fonte: Empresa X.
3.2.4 RESULTADOS OBTIDOS APÓS A MANUTENÇÃO
Após a manutenção não houve nenhum registro até a conclusão desse trabalho de
carbonização do óleo lubrificante do redutor RM1. Para comprovar, realizou-se
novamente a análise termográfica e a de vibração.
Na análise termográfica, constatou-se que a temperatura diminuiu aproximadamente
30ºC (Figura 45).
Figura 45: Análise Termográfica no redutor RM1 antes e depois da manutenção.
Fonte: Empresa X.
86
Foi visível notar que as consequências do aumento da temperatura, associadas ao
uso inadequado de especificação do rolamento, ocasionou a carbonização do óleo
no redutor RM1.
As análises de vibrações foram realizadas com os mesmos parâmetros durante a
coleta de dados.
Gráfico11: Eixo entrada redutor L.A.
Fonte: Empresa X.
Gráfico12: Eixo saída redutor L.A.
Fonte: Empresa X.
87
Gráfico13: Eixo entrada redutor L.O.A.
Fonte: Empresa X.
Gráfico14: Eixo saída redutor L.O.A.
Fonte: Empresa X.
Nestes gráficos, percebeu-se que houve uma melhoria efetiva no eixo de entrada e
de saída do redutor do lado de acionamento (LA), onde houve a substituição dos
rolamentos adequados. A melhora ocorreu no sentido: horizontal, vertical e,
principalmente axial, no qual apresentava maior criticidade.
Outro fator analisado foi o comportamento do óleo lubrificante após a intervenção da
manutenção. Observou-se que com a diminuição da temperatura, os elementos
internos do redutor encontravam-se em perfeito estado de funcionamento.
88
Figura 46: Sistema de transmissão do Redutor RM1 antes e depois da manutenção.
Fonte: Empresa X.
É visível notar as consequências do aumento da temperatura associados ao uso
inadequado de especificação do rolamento (Figura 46), que ocasionava a
carbonização do óleo no redutor RM1.
3.2.5 ANÁLISE DE VIABILIDADE ECONÔMICA
Quatro ordens de serviços foram abertas para a troca de carga de lubrificante do
redutor RM1, sendo que o mesmo possui uma capacidade de 170L de óleo, e que
no mercado o preço do lubrificante utilizado era de aproximadamente R$ 38,88.
Verificou-se um prejuízo de R$ 26.438,40 por conta dessas trocas de óleo. Caso
ocorresse a troca do rolamento recomendado esse gasto seria de R$ 15.400,00,
uma economia de R$ 11.038,00.
Figura 47: Orçamento do rolamento SKF 2234 C3.
Fonte: Empresa X.
89
4 CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÃO
A principal proposta deste trabalho foi mostrar a importância da análise de falha para
detectar, prevenir as futuras potencias falhas e sugerir mudanças ou métodos de
aplicação para dar mais confiabilidade no equipamento.
No estudo de caso, pôde-se concluir que a principal causa da carbonização de um
dos redutores estava sendo a especificação incorreta de um elemento de máquina, o
rolamento. A detecção desse problema só ocorreu devido à sugestão de
implementação da análise de falha no equipamento, histórico de ordens de serviço e
principalmente, as análises mecânicas realizadas durante o período de operação.
Além disso, o trabalho apresentou a análise de viabilidade e constatou que a
empresa teve um custo elevado na manutenção desse redutor, pois nas quatro
ordens solicitadas de troca de óleo, o preço das mesmas permitiria comprar quase
dois pares de rolamentos recomendados pelo fabricante, onde ocorreu o problema.
Apesar das condições ambientais estarem dentro das normas exigidas pelo
fabricante, o grupo sugeriu que se implantasse um sistema de refrigeração nos
redutores, com intuito de melhorar as temperaturas internas do redutor evitando
problemas de falhas como: a carbonização do óleo, quebra das engrenagens e
trincas nos principais elementos, neste caso, os rolamentos, eixos e carcaças.
A
proposta do projeto está em andamento. Houve o levantamento dos modelos
sugeridos pelo fabricante, bem como, os orçamentos, custos iniciais para aplicação
e o retorno financeiro desse projeto.
90
5 REFERÊNCIAS
1. ANDRADE, Maria Margarida de. Introdução à metodologia do trabalho científico:
elaboração de trabalhos na graduação. 7. Ed. Reimpressão – São Paulo: Atlas,
2006.
2. BEER, Johnston Cornwell. Mecânica Vetorial para Engenheiro. 9. Ed. Porto
Alegre: Bookman, 2012.
3. BRACELPA. Associação Brasileira de Celulose e Papel. Disponível em:
<http://www.bracelpa.org.br/bra2/sites/default/files/estatisticas/booklet.pdf>.
Acessado em: 18 jun. 2013.
4. CARRETEIRO, Ronald P.; BELMIRO, Pedro Nelson A. Lubrificantes e
Lubrificação Industrial. Rio de Janeiro: Interciência: IBP, 2006.
5. CERVO, A. L.; BERVIAN, P. A.; SILVA, R. da. Metodologia Científica. 6. Ed. São
Paulo: Pearson Prentice Hall, 2006.
6. CÉSAR, Francisco I. Giocondo. Ferramentas Básicas da Qualidade: Instrumentos
para Gerenciamento de Processo e Melhoria Contínua. 1. Ed. São Paulo: Biblioteca
24 horas, 2011.
7. CST
ARCELOR BRASIL. MECÂNICO LUBRIFICADOR. Disponível
http://www.abraman.org.br/Arquivos/77/77.pdf>. Acesso em: 07 nov. 2013.
em:<
8. CUNHA, Lamartine Bezerra da. Elementos de Máquinas. Rio de Janeiro: LTC,
2005.
9. EBAH.
Trabalho redutores de velocidade e cabos. Disponível em:<
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAASZMAC/trabalho-redutores-velocidadecabos>. Acesso em: 07 nov. 2013.
10. FERRÃO, Romário Gava; FERRÃO, Liliâm Maria Ventorim. Metodologia Científica:
para Iniciantes em pesquisas. 4. Ed. Revisada e atualizada. Vitória, ES: Incaper,
2012.
11. GESTÃO DE PROJETOS. Manoel Veras Gestão & TI. Disponível em:<
http://gestaodeprojetos10.blogspot.com.br/2010/06/diagrama-depareto.html?m=1>. Acesso em: 11 nov. 2013.
12. INSTRUTHERM. Medidor de Vibração e Tacômetro com RS 232 modelo MV 690. 1.
Ed. São Paulo: 2007. Disponível em:< www.instrutherm.com.br>. Acesso em: 07
nov. 2013.
91
13. JACOBS, Robert F.; CHASE, Richard B. Administração da Produção e de
Operações. 1 Ed. São Paulo, SP: Artmed, 2008.
14. MEDIÇÃO
DE
VIBRAÇÕES.
Unidade
6.
Disponível
em:<
http://www2.ee.furg.br/piccoli/apostila/unidade6.pdf>. Acesso em: 07 nov. 2013.
15. MELCONIAN, Sarkis. Elementos de Máquinas. 10. Ed. Revisada. São Paulo: Érica,
2012.
16. MELO, Maury. Guia de Estudo para o Exame (PMP). 4. Ed. Rio de Janeiro:
Brasport, 2012.
17. METSO PAPER. Manual do fabricante do desagregador. 2006.
18. MONTEBELLO, A. E. S. Análise da evolução da indústria brasileira de celulose
no período de 1980 a 2005. 2006. 115 f. Dissertação (Mestrado Economia
Aplicada), Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba, 2006.
19. MOVENTAS. Manual do fabricante do redutor. 2005.
20. MTA ENGENHARIA DE VIBRAÇÕES LTDA. Treinamento e Consultoria em análise
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21. NIEMANN, Gustav. Elementos de Máquinas. São Paulo: Blucher, 1971.
22. PANUCARMI.
Glossário de Fabricação do Papel.
Disponível em:<
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23. PEREIRA, Mário Jorge. Engenharia de Manutenção: Teoria e Prática. Rio de
Janeiro: Ciência Moderna Ltda., 2011.
24. RAO, Singiresu S. Vibrações Mecânicas. 4. Ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall,
2008.
25. RODRIGUES, Marcos Vinicius. Ações para Qualidade CEIQ: Gestão Integrada
para a Qualidade-Padrão Seis Sigma Classe Mundial. 1. Ed. Rio de Janeiro:
Qualitymark, 2004.
26. SEMAPI. Análise Físico-Químico e Ferrográfico. Procedimento Operacional.
Disponível em:<www.semapi.cim.br>. Acesso em: 11 nov. 2013.
27. SILVA, Carlos Antônio; AVANZI, Caio. Habilitação Técnica em Mecânica:
Tecnologia dos Materiais e Industrias. 1. Ed. São Paulo: Padre Anchieta, 2007.
92
28. SIQUEIRA, Iony Patriota de. Manutenção Centrada na Confiabilidade: Manual de
Implementação. Rio de Janeiro: Qualitymark, 2012.
29. SKF. Rolamentos e unidades, Sistemas de lubrificação, Mecatrônica, Vedações,
Serviços, Monitoramento de condições, Movimentação linear. Disponível em:<
http://www.skf.com/br/products/bearings-units-housings/roller-bearings/sphericalroller-bearings/cylindrical-and-tapered-bore/index.html>. Acesso em: 11 nov. 2013.
93
ANEXOS
94
ANEXO A - ÁRVORE DE FALHA DE ANÁLISE (FTA)
95
ANEXO B - DIAGRAMA DE ISHIKAWA
96