Manutenção Preditiva: confira algumas técnicas preditivas utilizadas na manutenção

A Manutenção Preditiva tem se destacado como uma das principais aplicações da Indústria 4.0. A implementação de técnicas preditivas possibilita o monitoramento contínuo da integridade dos ativos. Saiba mais neste artigo!

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Num mundo onde tudo está globalizado e a competição é acirrada, a manutenção tem um papel crucial nas organizações, assumindo um valor estratégico de peso. O objetivo principal dela é garantir que os equipamentos e instalações estejam sempre prontos para a ação.  

Não surpreendentemente, a Manutenção Preditiva tem se destacado como uma das principais aplicações da Indústria 4.0. Sua implementação possibilita o monitoramento contínuo da integridade dos ativos, a otimização dos cronogramas de manutenção e a recepção de alertas em tempo real sobre riscos operacionais. Esses benefícios estão alinhados com as demandas atuais das organizações.

Sabendo de todos os benefícios da Manutenção Preditiva, trouxemos neste artigo algumas técnicas mais utilizadas e os benefícios da utilização das técnicas preditivas. Acompanhe!

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O que é Manutenção Preditiva?

A manutenção preditiva é uma maneira importante de cuidar de máquinas e sistemas. Isso se torna mais poderoso à medida que a tecnologia avança, criando aparelhos que podem avaliar com segurança como estão funcionando os sistemas e máquinas.

O objetivo principal da manutenção preditiva é evitar que as máquinas e sistemas quebrem. Isso é feito ao acompanhar vários dados que podem dar pistas sobre como as coisas estão indo. A ideia é fazer com que as máquinas continuem funcionando pelo maior tempo possível. Em vez de realizar a manutenção nelas sem necessidade, a ideia é verificar como estão enquanto estão em uso.

Quando alguma coisa não está certa, a manutenção preditiva consegue detectar antes que seja um problema sério. Isso ajuda a descobrir o que está errado cedo e a consertar as coisas antes que piorem. Em outras palavras, a manutenção preditiva prevê como as máquinas estão e quando é necessário consertar, na verdade, é um tipo de conserto planejado ou manutenção corretiva planejada.

Quais são os tipos de monitoração preditiva?

Para que a Manutenção Preditiva consiga prever quando as falhas podem acontecer, é importante saber como está funcionando o equipamento que está sendo “monitorado”. Essas informações só são possíveis de conseguir por meio de medições, observações e acompanhamento de características. De acordo com Kardec e Nascif, existem três maneiras de fazer esse acompanhamento: analisando de forma subjetiva, objetiva ou constante. 

Monitoração Subjetiva

A monitoração subjetiva é quando a equipe de manutenção confia em seus próprios sentidos e sentimentos. Eles inspecionam o equipamento e avaliam como ele está usando os sentidos humanos: toque, cheiro, audição e visão.

Os resultados desse tipo de monitoramento dependem da experiência dos profissionais de manutenção. Mesmo que a experiência possa ajudar a identificar problemas nesse tipo de avaliação, ela não deve ser usada para tomar decisões finais. Isso porque essa abordagem é muito pessoal, já que as percepções sensoriais variam de uma pessoa para outra. 

Monitoração Objetiva

A monitoração objetiva é feita com ajuda de instrumentos e é crucial para entender como estão os equipamentos. Essa abordagem é chamada de objetiva, porque os instrumentos fornecem medidas que não dependem da pessoa que está operando.

Para garantir que os resultados sejam confiáveis, é importante fazer as medições sempre nas mesmas condições. Além disso, o operador dos instrumentos precisa ser treinado e qualificado, os instrumentos devem ser ajustados e calibrados corretamente, e é necessário ter uma equipe que saiba analisar os dados coletados e dar diagnósticos. 

Monitoração Contínua

A monitoração contínua também é uma forma objetiva de monitorar. No entanto, em vez de fornecer resultados em intervalos de tempo, a monitoração contínua mostra como o equipamento está funcionando em tempo real.

Para implementar a monitoração contínua, algumas condições básicas são necessárias. São elas: 

  • possibilidade de monitorar o equipamento, sistema ou instalação; 
  • ter uma relação custo/benefício positiva para instalar o sistema de monitoramento;
  • as falhas precisam ser provenientes de causas que podem ser acompanhadas;
  • é preciso ser viável implantar um sistema que acompanhe, análise e diagnostique de forma sistemática.

Com a chegada da Indústria 4.0, esse tipo de monitoramento está se tornando essencial. Entre os diversos tipos de monitoramento, ele é o único que possui as características necessárias para se integrar a um sistema de Manutenção Preditiva 4.0. 

Quais são as técnicas de manutenção preditiva?

As técnicas preditivas representam métodos de testes não destrutivos, pois não é necessário abrir o equipamento para a inspeção. Isso permite que o equipamento continue funcionando normalmente enquanto seus parâmetros são monitorados. 

Como resultado, essas técnicas também são conhecidas como métodos não invasivos. Exemplos de variáveis analisadas incluem temperatura, vibração, pressão, rotação, umidade e campo magnético, entre outras. 

A seguir, as duas técnicas preditivas mais amplamente empregadas em diversos setores industriais são apresentadas: análise termográfica e análise de vibrações.   

Análise Termográfica

A temperatura é um dos parâmetros mais compreensíveis. Observar como ela varia ajuda a identificar mudanças nas condições dos equipamentos, componentes e processos em si.

A palavra “termografia” tem origem no grego, onde “therme” significa “calor” e “graphia” significa “escrita”. A análise termográfica é uma ferramenta de manutenção preditiva que visa mapear um equipamento para identificar áreas com diferentes temperaturas.

As vibrações dos campos elétricos e magnéticos geram ondas eletromagnéticas no espaço. O conjunto dessas ondas de várias frequências forma o espectro eletromagnético. Dentro desse espectro, encontramos o infravermelho, uma faixa de frequência naturalmente emitida por corpos com temperatura próxima à do ambiente (22ºC), e a intensidade dessa emissão está relacionada com sua temperatura.

Quanto mais quente um objeto, mais radiação infravermelha ele emite. Essa radiação tem um comprimento de onda invisível a olho nu, mas pode ser sentida como calor. 

A radiação infravermelha, que não é visível aos olhos humanos, é captada por câmeras termográficas. Essas câmeras detectam a energia emitida por um objeto, ajustam a frequência dessa energia e geram imagens correspondentes na faixa visível do espectro magnético, chamadas de termogramas. Os termogramas podem ser interpretados diretamente por profissionais ou serem analisados por programas de computador, resultando em informações detalhadas e complementares. 

A termografia se divide em dois métodos: qualitativo e quantitativo. 

  • Método Qualitativo: a análise se concentra em interpretações visuais e comparações de temperaturas entre equipamentos similares, resultando em avaliações instantâneas. 
  • Método Quantitativo: são fornecidos valores de temperatura para cada ponto da superfície do equipamento, permitindo a quantificação da gravidade de uma anomalia.

Em motores, geradores e transformadores, as análises termográficas englobam abordagens qualitativas e quantitativas, permitindo que os usuários observem o envelhecimento da máquina e diagnostiquem falhas como curto-circuito parcial entre espiras, defeitos de isolamento parcial, problemas de refrigeração, entre outros.

Um exemplo ilustrativo é apresentado abaixo, onde os termogramas de quatro transformadores idênticos são mostrados. É evidente que um deles opera a uma temperatura 20% mais alta que os outros. Essa diferença não necessariamente indica uma falha, mas aciona um alerta e indica a necessidade de investigação mais detalhada. 

Vantagens da análise termográfica

Conforme evidenciado, a análise termográfica oferece várias vantagens. Entre elas, é possível citar a segurança, uma vez que a inspeção não requer contato físico; e a facilidade, pois não interfere na operação, sendo viável mesmo durante o funcionamento do equipamento. 

Além disso, é importante ressaltar o alto desempenho e a economia proporcionados, já que permite a detecção antecipada de danos que levariam a custosas manutenções corretivas, a correção de problemas causadores de perdas e consumo de energia, e o prolongamento da vida útil do equipamento.

Análise de Vibrações  

A análise de vibrações é uma das técnicas mais antigas em manutenção. Seu princípio é fundamentado na ideia de que as estruturas das máquinas, quando sujeitas a esforços dinâmicos (forças em ação), geram sinais vibratórios. Esses sinais vibratórios têm a mesma frequência dos esforços que causaram as vibrações, conhecidos como agentes excitadores.

Por meio da análise desses sinais vibratórios, é possível tomar decisões sobre a necessidade ou não de intervir no funcionamento da máquina. Isso permite maximizar a disponibilidade da máquina, reduzir os custos de manutenção, diminuir o tempo de parada da máquina, otimizar os níveis de estoque e aprimorar o desempenho geral.  

Para registrar as vibrações, são empregados sensores conhecidos como transdutores de vibração mecânica. Há uma variedade de tipos de sensores disponíveis, sendo o acelerômetro o mais amplamente utilizado devido à sua notável versatilidade, enquanto outros sensores são mais restritos a aplicações muito específicas.

O funcionamento do transdutor de aceleração se baseia em cristais piezoelétricos, que geram um sinal elétrico proporcional à aceleração quando submetidos a compressão. Em operação, o transdutor registra a vibração transmitida pelo equipamento em estudo, gerando uma voltagem elétrica correspondente ao movimento aplicado. Isso permite coletar dados sobre a vibração do equipamento monitorado, que são então processados utilizando técnicas de análise de sinais vibratórios.

Vantagens da análise de vibrações

O propósito dessas técnicas é extrair informações que possam relacionar certas características do sinal com o estado do equipamento. Entre as várias técnicas possíveis, as mais amplamente utilizadas e universalmente aceitas incluem a análise do nível global de vibração, análise espectral da vibração, média temporal síncrona, demodulação e diagramas de órbita.

Ao empregar essas técnicas de análise vibratória, é viável identificar problemas comuns em máquinas elétricas, incluindo desbalanceamento, desalinhamento de eixos, defeitos em rolamentos, desgaste em engrenagens e mancais, cavitação e fixação inadequada da máquina ou de seus componentes internos.

 

Vantagens da implementação do sistema de manutenção preditiva

Quando operando eficazmente como uma estratégia de manutenção, um sistema de Manutenção Preditiva 4.0 desencadeia a manutenção somente quando necessário, imediatamente antes de uma falha iminente. Esse aspecto confere à Manutenção Preditiva a capacidade de não apenas transformar as equipes de manutenção, mas também a organização como um todo. 

A sua implementação possibilita aos gestores de ativos aprimorar os resultados, equilibrando prioridades como confiabilidade e lucratividade. As seis principais vantagens advindas desta implementação são descritas a seguir.

  • Redução do Tempo de Inatividade

As falhas nos ativos representam despesas significativas e causam estresse. Em organizações de grande porte, uma hora de inatividade pode resultar em perdas consideráveis de receita. Como os problemas podem ser previstos antecipadamente, é possível minimizar o tempo de inatividade. Isso é especialmente vantajoso para empresas de manufatura ou logística, nas quais as máquinas são interdependentes.

  • Aumento da Vida Útil

Ao prever falhas futuras, a manutenção preditiva também reduz as quebras de componentes e equipamentos. Ela assegura o funcionamento nas configurações ideais, o que, por sua vez, prolonga a vida útil dos ativos.

  • Redução dos Custos de Manutenção

Diferentemente da manutenção planejada, que segue um cronograma fixo, a manutenção preditiva evita a execução de tarefas desnecessárias. Além disso, com base nos sintomas, os sistemas de manutenção preditiva orientam os técnicos sobre as modificações necessárias no sistema. 

Um exemplo prático é a detecção de vibrações anormais em uma máquina, indicando um possível mau funcionamento em uma peça específica. Ao identificar uma correlação sólida, os técnicos podem focar nas partes potencialmente defeituosas, realizando somente as intervenções necessárias e economizando tempo.

  • Impacto Ambiental Reduzido 

Ao estender a vida útil dos equipamentos por meio de análises avançadas, as empresas consomem menos recursos naturais. A manutenção preditiva se destaca como uma das poucas iniciativas que contribuem para o desempenho financeiro das organizações, alinhando-se com os objetivos de responsabilidade social corporativa.

  • Melhoria das Condições de Trabalho

A utilização dos dados dos sensores em conjunto com sistemas analíticos auxilia as indústrias a descobrirem novos métodos de prevenção de lesões. Sistemas de segurança que alertam ou até interrompem equipamentos em situações de risco para os trabalhadores podem melhorar significativamente  as condições da fábrica e reduzir lesões. 

Além de diminuir os acidentes de trabalho, a implementação do sistema de Manutenção Preditiva 4.0 pode também aumentar a motivação dos colaboradores, uma vez que o tempo de inatividade e a operação com indicadores abaixo do ideal afetam não apenas a produção, mas também a moral dos funcionários. A abordagem da Manutenção Preditiva 4.0 minimiza essas situações.

  • Melhoria do Desempenho ao Longo do Tempo

Dados detalhados aliados à possibilidade de avaliar os resultados das intervenções criam um ciclo virtuoso de experimentação e aprendizado. À medida que as equipes ajustam os parâmetros dos equipamentos e aprimoram os resultados, descobrem formas de elevar a qualidade. 

Os sistemas de Manutenção Preditiva 4.0 operam como sistemas de aprendizado, construindo implicitamente uma base de conhecimento sobre problemas e suas causas fundamentais, levando a uma crescente assertividade.

Conclusão

A Manutenção Preditiva se apresenta como uma técnica de manutenção revolucionária e altamente promissora, adaptando-se às inovações tecnológicas para solidificar seu papel como o futuro da manutenção.

Ela tem conquistado destaque como uma abordagem apropriada para organizações que buscam se inserir no cenário da Indústria 4.0. Essa afirmação é fundamentada por meio de uma análise minuciosa dos conceitos, arquitetura, benefícios e estratégias relacionados à implementação de um sistema de Manutenção Preditiva 4.0.

Continue acompanhando o nosso blog para entender mais aspectos da manutenção preditiva e como a ajuda de um software pode ser fundamental para o uso adequado dos dados coletados através da Manutenção Preditiva. 

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