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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
UTILIZAÇÃO DA ANÁLISE DE ÓLEO LUBRIFICANTE
COMO PARTE DO PROGRAMA DE MANUTENÇÃO
PREDITIVA DE MÁQUINAS DE TRAÇÃO
ENGRENADAS
CLARA MAIA DE CARVALHO
NATAL- RN, 2021
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
UTILIZAÇÃO DA ANÁLISE DE ÓLEO LUBRIFICANTE
COMO PARTE DO PROGRAMA DE MANUTENÇÃO
PREDITIVA DE MÁQUINAS DE TRAÇÃO
ENGRENADAS
CLARA MAIA DE CARVALHO
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado ao curso de Engenharia
Mecânica da Universidade Federal do
Rio Grande do Norte como parte dos
requisitos para a obtenção do título de
Engenheiro Mecânico, orientado pela
Profa. Dra. Salete Martins Alves.
NATAL - RN
2021
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
UTILIZAÇÃO DA ANÁLISE DE ÓLEO LUBRIFICANTE
COMO PARTE DO PROGRAMA DE MANUTENÇÃO
PREDITIVA DE MÁQUINAS DE TRAÇÃO
ENGRENADAS
CLARA MAIA DE CARVALHO
Banca Examinadora do Trabalho de Conclusão de Curso
Profa. Dra. Salete Martins Alves ___________________________
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Orientador
Prof. Dr. João Wanderley Rodrigues Pereira ___________________________
Universidade Federal do Rio Grande do Norte – Avaliador Interno
Priscila Medeiros Santandrea ___________________________
Avaliador Externo
NATAL, 04 de março de 2021.
i
Agradecimentos
Agradeço, primeiramente, a Deus, pela força e coragem durante toda essa
longa caminhada. Aos meus pais, Hélio e Magna, pelo apoio e motivação diária, e a
minha irmã, Nayanne, pela inspiração para seguir o caminho da engenharia.
Aos meus colegas de curso, que se tornaram minha família ao longo desses
anos, Gabriela, Priscila, Thaís, Djalma, Átila, Andressa, Daniel, João Paulo e
Jonathan. Obrigada pelo ciclo de motivação, tardes de estudo e momentos de
descontração entre as aulas.
A Equipe Car-Kará Baja SAE, por me ensinar tanto, não somente de
engenharia, mas de união, companheirismo e reciprocidade. Agradeço especialmente
aos membros Dayse, Sarah, Pablo, Matheus Gabriel, Henrique, Gustavo, Rodrigo,
Guilherme, Victor Vanelli e João Neto. Voa Car-Kará!
Aos meus colegas de estágio e trabalho: Flávia, Laura, Rafaell, Gabriel,
Fabiana, Patrício Bruno, Paulo Alexandre e Eduardo Biazetto. A equipe de reparo:
Edson, Manoel, Wilkerson e Wandson. Obrigada por contribuírem com meu
crescimento profissional e por me ensinarem tanto!
A minhas amigas Eugenia, Joice, Daiane, Lays, e suas miniaturas, Davi e
Isabel, por toda compreensão, apoio e suporte ao longo dos anos. Saber que, apesar
da distância física, a amizade não mudou e que meu porto seguro se manteve, é um
grande presente. Gratidão por tanto!
Por fim, a Universidade Federal do Rio Grande do Norte e, em especial, ao
corpo docente dos cursos de Ciências e Tecnologia e Engenharia Mecânica. À
professora Salete, pelo suporte e empenho dedicado à elaboração desse trabalho.
ii
Carvalho, C. M. UTILIZAÇÃO DA ANÁLISE DE ÓLEO LUBRIFICANTE COMO
PARTE DO PROGRAMA DE MANUTENÇÃO PREDITIVA DE MÁQUINAS DE
TRAÇÃO ENGRENADAS. 2020. 36 p. Trabalho de Conclusão de Curso
(Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Rio Grande do
Norte, Natal-RN, 2020.
Resumo
A indisponibilidade de um equipamento como o elevador causa ao seu
usuário grandes contratempos e insatisfação, sendo esse o maior desafio das
empresas prestadoras de serviço de manutenção, que devem assegurar a
disponibilidade do equipamento, com segurança, continuamente. O presente
trabalho trata da elaboração de um plano de manutenção preditiva, através da
análise de óleo lubrificante de máquinas de tração engrenadas. Com o objetivo de
assegurar maior criticidade e respaldo nas ações envolvendo o óleo lubrificante,
proporcionando também maior disponibilidade do equipamento, o trabalho
apresenta o procedimento e material necessário para a realização da coleta das
amostras de óleo, seguindo pela apresentação dos ensaios que deverão ser
realizados. As possíveis causas e efeitos das variações das características físico-
químicas analisadas também são apresentadas. A utilização do banco de dados e
de ferramentas de gestão à vista apresentados proporcionarão a equipe técnica o
fácil acesso as informações necessárias para as tomadas de decisão. Por fim, é
apresentado o plano de manutenção preditiva elaborado, contendo etapas claras,
bem definidas e de fácil implementação.
Palavras-chave: Manutenção, elevador, lubrificante, disponibilidade
iii
Carvalho, C. M. USE OF LUBRICATING OIL ANALYSIS AS PART OF THE
PREDICTIVE MAINTENANCE PROGRAM FOR GEAR TRACTION MACHINES.
2020. 36 p. Conclusion work project (Graduate in Mechanical Engineering) -
Federal University of Rio Grande do Norte, Natal-RN, 2020.
Abstract
The unavailability of equipment such as the elevator causes its user great
discomfort and dissatisfaction, which is the biggest challenge for companies
providing maintenance services, which must ensure the availability of the
equipment, safely, continuously. The present work deals with the elaboration of a
predictive maintenance plan, through the analysis of lubricating oil of geared
traction machines. In order to ensure greater criticality and support in actions
involving lubricating oil, also providing greater availability of the equipment, the work
presents the procedure and material necessary to carry out the collection of oil
samples, following the presentation of the tests that must be performed. The
possible causes and effects of the variations in the physical-chemical
characteristics analyzed are also presented. The use of the database and tools of
sight management presented will provide the technical team with easy access to
the information necessary for decision making. Finally, the prepared predictive
maintenance plan is presented, containing clear, well-defined and easy to
implement steps.
Keywords: Maintenance, elevator, lubricant, availability
iv
Lista de Ilustrações
Figura 1 – Exemplos de transmissão por engrenagens. ______________________ 6
Figura 2 – Exemplo de montagem de pares de engrenagens cônicas. ___________ 7
Figura 3 – Redutor de velocidade com o conjunto coroa e eixo sem fim. _________ 8
Figura 4 – Estrutura básica de um elevador. _______________________________ 9
Figura 5 – Máquina de tração engrenada thyssenkrupp, modelo TW 130. _______ 10
Figura 6 – Etiqueta de identificação de amostra coletada. ____________________ 12
Figura 7 – Principais tipos de viscosímetros capilares. ______________________ 13
Figura 8 – Colorímetro Lovibond. _______________________________________ 14
Figura 9 – Esquema de bancada para obtenção de temperatura de ponto de fluidez.
_________________________________________________________________ 15
Figura 10 – Aparelho utilizado para ensaio de ponto de fulgor com vaso aberto. __ 15
Figura 11 – Aparelho utilizado para ensaio de ponto de fulgor com vaso fechado. _ 16
Figura 12 – Gabarito de corrosão de lâminas de cobre. _____________________ 16
Figura 13 – Gráfico “Curva da Asa”. _____________________________________ 17
Figura 14 – Tela inicial Oil Control. _____________________________________ 18
Figura 15 – Tela “Incluir Dados” Oil Control. ______________________________ 19
Figura 16 – Tela “Verificar Histórico” Oil Control. ___________________________ 20
Figura 17 – Relatório consolidado Oil Control. _____________________________ 20
Figura 18 – Visão Geral do Plano de Manutenção Preditiva __________________ 21
Figura 19 – Procedimento de coleta de amostra de óleo lubrificante. ___________ 22
Figura 20 – Gestão à vista: Acompanhamento de recolhimento de amostras. ____ 23
Figura 21 – Gestão à vista: Acompanhamento da evolução das características. __ 24
v
Lista de Tabelas
Tabela 1 – Custo US$/HP/ano por tipo de manutenção .............................................. 4
Tabela 2 – Propriedades físico-químicas Omala S2 G 680 ....................................... 25
Tabela 3 – Condições limítrofes das propriedades físico-químicas Omala S2 G 680
.................................................................................................................................. 25
vi
Sumário
Agradecimentos ............................................................................................... i
Resumo .......................................................................................................... ii
Abstract ......................................................................................................... iii
Lista de Ilustrações ........................................................................................ iv
Lista de Tabelas ............................................................................................. v
Sumário ......................................................................................................... vi
1 Introdução .................................................................................................... 1
2 Revisão Bibliográfica ................................................................................... 3
2.1 Manutenção .......................................................................................... 3
2.2 Lubrificantes .......................................................................................... 4
2.3 Análise de óleo lubrificante ................................................................... 5
2.4 Redutores mecânicos ........................................................................... 6
2.5 Equipamentos de transporte vertical ..................................................... 8
3 Metodologia ............................................................................................... 12
3.1 Procedimento para coleta de óleo ....................................................... 12
3.2 Ensaios ............................................................................................... 13
3.3 Banco de dados .................................................................................. 18
4 Resultados e Discussões .......................................................................... 21
4.1 Programa de manutenção preditiva .................................................... 21
5 Conclusões ................................................................................................ 27
6 Referências ............................................................................................... 28
1
1 Introdução
A utilização de elevadores, sejam eles residenciais ou comerciais, já está
inserida na rotina das pessoas. De acordo com a thyssenkrupp ®, no mundo mais de
12 milhões de elevadores fazem 7 bilhões de viagens e movem mais de 1 bilhão de
pessoas todos os dias. Todo o ano, necessárias intervenções de manutenção deixam
elevadores indisponíveis, de modo cumulativo, por um total de 190 milhões de horas.
Devido ao impacto que a indisponibilidade de um elevador gera, a capacidade
de antecipar a identificação de falhas e programar uma parada para correção, se torna
o grande diferencial para uma empresa prestadora de serviço de manutenção.
Segundo a Norma NBR-5462, a manutenção preditiva é aquela que permite
garantir uma qualidade de serviço desejada, com base na aplicação sistemática de
técnicas de análise, utilizando-se de meios de supervisão centralizados ou de
amostragem, para reduzir ao mínimo a manutenção preventiva e diminuir a
manutenção corretiva.
Na realização desse tipo de manutenção, é realizado registro e
acompanhamento de características, como:
- Alteração nos níveis de temperatura;
- Alteração no nível de vibração de equipamentos rotativos;
- Contaminação de óleos lubrificantes;
- Alteração no estado de superfície;
- Alteração nos níveis de pressão.
Atualmente, o procedimento para análise de óleo lubrificante de máquinas de
tração engrenadas, das empresas prestadoras de manutenção de elevadores,
consiste apenas em análises visuais da sua coloração, presença de impurezas e nível
no visor de óleo da máquina, assim como a detecção de vazamentos, pelo eixo sem-
fim ou visor de óleo, e o tempo de troca do lubrificante.
Analisando o procedimento descrito anteriormente, foi proposto a
reestruturação da forma como é realizada a análise do óleo, somando aos
2
procedimentos visuais e estatísticos, o uso de ensaios laboratoriais, a fim de se
respaldar e assegurar a necessidade de substituição de óleo e condição de operação
de componentes.
No presente estudo, será abordada a análise de óleo lubrificante como parte
do plano de manutenção preditiva, aplicado em máquinas de tração engrenadas. A
avaliação dos dados resultantes dos ensaios deve indicar e comprovar se há
necessidade de substituição de óleo, assim como problemas de desgaste acentuado
ou uso de lubrificante inapropriado.
A metodologia do trabalho consiste no desenvolvimento de um programa de
análise periódica do óleo lubrificante, com a especificação dos ensaios básicos do
programa, bem como as propostas de acompanhamento e ações de acordo com os
resultados obtidos.
Através da utilização do programa de análise desenvolvido, com a realização
de ensaios laboratoriais das amostras do óleo lubrificante, espera-se identificar e
acompanhar a evolução de características como viscosidade e acidez, presença de
água e contaminantes, desgaste do conjunto coroa e eixo sem-fim, e nível de
concentração de aditivos, que viabilizarão a tomada de decisões para correções de
possíveis falhas, aumentando a disponibilidade do equipamento e a redução de custo
com ações corretivas não planejadas.
3
2 Revisão Bibliográfica
A revisão bibliográfica deste trabalho contém uma breve discussão sobre os
principais tipos de manutenção, óleos lubrificantes e viabilidade da análise de óleo,
seguido da abordagem sobre redutores mecânicos. Por fim, são apresentadas
questões referentes aos equipamentos de transporte vertical, os elevadores, e suas
máquinas de tração engrenadas.
2.1 Manutenção
Todo equipamento está sujeito a falhar em algum momento durante a sua
operação, seja devido ao ciclo de vida de uma peça, a condição de uso ou a um erro
técnico associado. O principal desafio da indústria e dos prestadores de serviço é
conseguir identificar previamente essa falha e antecipar a sua correção. Para tal ação,
são empregados diferentes tipos de planos de manutenção. Comumente distingue-se
as formas de manutenção em três tipos: preventiva, corretiva e preditiva.
Segundo a Norma NBR-5462, a manutenção preventiva é a manutenção
efetuada em intervalos predeterminados, ou de acordo com critérios prescritos,
destinada a reduzir a probabilidade de falha ou a degradação do funcionamento de
um item. A manutenção preventiva baseia-se, principalmente, no tempo estipulado
pelo fabricante ou dados estatísticos para substituição de determinados componentes.
Devido a sua simplicidade e baixo custo esse é o tipo de manutenção mais empregado
na indústria.
Por sua vez, a manutenção corretiva é empregada quando a falha já ocorreu
e, geralmente, envolve elevados custos, indisponibilidade do equipamento em um
período não programado e redução de produtividade. Tem-se a ação corretiva como
consequência de uma manutenção preventiva deficiente.
A manutenção preditiva faz uso dos dados obtidos ao longo do tempo para
analisar a forma do comportamento de determinadas características e, dessa forma,
tomar decisões para correção prévia de falhas. Técnicas de sensoriamento e ensaios
laboratoriais fazem parte desse programa e, por isso, demandam um considerável
investimento inicial. No entanto, os benefícios obtidos com a previsão de falhas se
sobressaem, garantindo maior confiabilidade e disponibilidade do equipamento, que
culminam com a satisfação do cliente.
4
Abaixo, na Tabela 1, podemos verificar o custo por HP (horse power), que é
a potência instalada, por ano, em cada um dos principais tipos de manutenção.
Tabela 1 – Custo US$/HP/ano por tipo de manutenção
Tipo de Manutenção Custo US$/HP/Ano
Corretiva 17 a 18
Preventiva 11 a 13
Preditiva 7 a 9
Fonte: NMW Chicago (1998)
2.2 Lubrificantes
“Quando ocorre um movimento relativo entre superfícies é normalmente
desejável minimizar a fricção e o desgaste. Qualquer substância interposta que reduz
a fricção e desgaste é um lubrificante” (CUNHA, 2005).
Os óleos lubrificantes são classificados de acordo com a sua origem, podendo
ser essa vegetal, animal, mineral ou sintético.
Segundo Stachowiak (1993), a formulação dos lubrificantes é um processo
mais complexo pelas solicitações impostas nas atividades atuais. Os lubrificantes
feitos a partir de óleo natural ou mineral são parcialmente refinados e impuros, pois
esses possuem componentes que podem prejudicar a atividade de lubrificação, assim
como substâncias essenciais nesse processo. O equilibro dessas características é
alcançado de acordo com a aplicação desejada.
Os óleos vegetais são obtidos através de processos de extração, mecânica
ou química, de sementes de milho, girassol, soja, entre outros. Seja o processo
mecânico ou químico, as sementes passam por algumas etapas iniciais em comum:
limpeza, separação das cascas, trituração, laminação e cozimento.
Os óleos animais possuem como matéria-prima os tecidos adiposos
presentes nas carnes, peles e ossos de animais. Esse insumo passa por uma etapa
de trituração, seguido por uma mistura com água em uma autoclave. Durante a
exposição a altas temperatura e pressão as células com material graxo são destruídos
e a gordura animal fica no estado líquido. Ocorre o recolhimento desse material,
seguido por processo de filtragem, refino e purificação.
Segundo Petrobrás (1999) os óleos sintéticos são lubrificantes criados em
laboratório, com características específicas para aplicações especiais na indústria.
5
Devido ao seu elevado custo, esses são utilizados apenas em casos que não possam
ser empregados o óleo mineral.
Comparados aos óleos minerais, os óleos sintéticos apresentam
desvantagens em relação ao custo, mas vantagens em relação ao tempo de vida útil.
Subdividem-se em hidrocarbonetos sintéticos, poliolésteres, diésteres, óleos de
silicone e poliésteres perfluorados.
Os óleos minerais são obtidos pela destilação do petróleo e, segundo
Petrobrás (1999), as suas características dependem da natureza do óleo. Esses são
os mais utilizados e importantes nas atividades de lubrificação.
2.3 Análise de óleo lubrificante
Segundo Carreteiro (2006), a comprovação da qualidade de um lubrificante
só pode ser atestada após a aplicação e avaliação do seu desempenho em serviço.
Através da sua composição e formulação, serão definidas as propriedades físicas e
químicas, que serão os parâmetros para medição e controle de qualidade.
A análise de óleo lubrificante é uma das principais técnicas de manutenção
preditiva utilizadas, principalmente por permitir a avaliação simultânea do estado do
óleo e do sistema mecânico, identificando a presença de contaminantes, perda de
aditivos ou desgaste anormal dos componentes.
Na utilização da análise de óleo para verificação da degradação de óleo em
motores alimentados com biodiesel B100, segundo Pereira (2015), viu-se que o
conhecimento da concentração dos elementos produzidos pelo desgaste, nos permite
inferir as possíveis causas dessa degradação e apontar as medidas corretivas
corretas. Porém, deve-se considerar os limites de concentração dos elementos
identificados, para que seja possível separar casos de desgaste normal devido ao uso
e casos críticos, de acentuação do desgaste com o tempo.
Segundo Lago (2007), a análise de óleo também apresenta bons resultados
quando a velocidade de rotação é baixa e a análise de vibrações é dificultada.
Rolamentos também podem ser monitorados por esta técnica.
No entanto, apesar dos pontos positivos citados, é necessário considerar o
investimento requerido para a execução dos ensaios, pois, conforme apontado por
Kimura (2010), as desvantagens encontradas na manutenção preditiva estão nas
6
inspeções periódicas, através de instrumentos específicos de monitoração, o que
também requer pessoal qualificado para a realização do serviço.
A utilização de laboratório próprio requer aquisição de instrumental, calibração
e manutenção de aparelhos, capacitação dos técnicos responsáveis pelo laboratório
e a própria estrutura física.
Caso opte-se pela execução dos ensaios junto a empresas que prestam os
serviços de análise, deve-se verificar os pacotes disponíveis, considerando o tipo de
aplicação do equipamento assistido e o intervalo entre as análises.
2.4 Redutores mecânicos
A função de um redutor de velocidades é de transmitir movimento rotativo de
uma fonte de potência para um eixo acionador, independente da aplicação (JELASKA,
2012).
Segundo Mazzo (2013), as engrenagens oferecem a mais prática e confiável
maneira de se transmitir movimento angular uniforme, mesmo com a potência sendo
transmitida “em etapas”, ou seja, em intervalos discretos entre um dente e outro. A
seguir, Figura 7, alguns exemplos de transmissão por engrenagens.
Figura 1 – Exemplos de transmissão por engrenagens.
Fonte: Jelaska (2012)
Cada tipo de par de engrenagens possui características específicas e
aplicações recomendadas. As engrenagens cilíndricas de dentes retos são as mais
7
simples e, por isso, possuem uma maior empregabilidade. Segundo Budynas (2008),
essas engrenagens possuem os dentes paralelos ao eixo de rotação e são utilizadas
para transmitir movimento de um eixo a outro eixo, paralelo ao primeiro.
As engrenagens helicoidais possuem dentes inclinados, em relação ao eixo
de rotação, que lhe garantem um engrenamento com menor ruído, se comparado ao
gerado pelo engrenamento dos dentes retos. Devido a essa forma de dente, são
gerados esforços combinados que criam a necessidade de utilização de rolamentos
como os de rolos cônicos ou contato angular.
Para o emprego de engrenagem em eixos que se interceptam utiliza-se a
engrenagem cônica, como ilustradas na Figura 8.
Figura 2 – Exemplo de montagem de pares de engrenagens cônicas.
Fonte: Budynas (2008)
Outro tipo de sistema de transmissão com engrenagens bastante utilizado é
o conjunto coroa e eixo sem fim. Nessa estrutura é possível realizar grandes reduções
de rotação e economia de espaço, uma vez que se reduz a quantidade de elementos
necessários.
8
Figura 3 – Redutor de velocidade com o conjunto coroa e eixo sem fim.
Fonte: Fresadora Sant’Ana
Nesse sistema opta-se, normalmente, por utilizar materiais como bronze para
fabricação da coroa e do aço, temperado, para o eixo do sem fim. Essa combinação
apresenta características como longa durabilidade, resistência razoável e boa
compatibilidade.
2.5 Equipamentos de transporte vertical
O elevador é um equipamento de transporte utilizado para mover, verticalmente,
pessoas e bens ao longo de um determinado percurso. A Associação Brasileira de
Normais Técnicas (ABNT), adotou a Norma Mercosul NM 207/99 referente aos
requisitos de segurança para construção e instalação de elevadores elétricos de
passageiros. A estrutura básica de um elevador está mostrada na Figura 4.
9
Figura 4 – Estrutura básica de um elevador.
Fonte: Thyssenkrupp
De forma simplificada, o elevador é composto por cabina - parte que transporta
o passageiro -, contrapeso – massa que assegura que ocorra a tração dos cabos de
aço -, caixa de corrida – espaço por onde a cabina irá se deslocar -, poço – espaço
abaixo do último pavimento que abriga os amortecedores e polia tensora -, e a casa
de máquinas – local onde ficam a máquina de tração, limitador de velocidade, quadro
de comando e quadro de força-.
10
Figura 5 – Máquina de tração engrenada thyssenkrupp, modelo TW 130.
Fonte: Thyssenkrupp
No momento em que um passageiro entra na cabina e seleciona um pavimento,
através do painel de operação, essa informação é passada para o quadro de comando
que irá fazer o fechamento da porta (somente após a confirmação, pela régua de
segurança, de que não há pessoas ou objetos entre as portas) e, em seguida, com a
confirmação de fechamento pelo contato elétrico, proporcionar o início do
deslocamento.
Para que a cabina e contrapeso, suspensos por cabos de aço, deslizem através
da caixa de corrida pelas guias, é passado ao motor da máquina de tração uma
corrente elétrica, que irá acionar o motor elétrico acoplado ao eixo do sem fim,
responsável, pela transmissão e redução junto a coroa, proporcionando uma
determinada rotação ao eixo de saída onde está acoplada a polia de tração, que, por
sua vez, irá fazer os cabos de tração se movimentarem.
Ao se aproximar do pavimento solicitado, o sistema inicializará a desaceleração
do equipamento. Com a confirmação de nivelamento, através de imãs e sensores, e
11
a parada total do motor, o freio é acionado, as portas de cabina e pavimento são
abertas e o passageiro pode sair da cabina.
Para garantir uma experiência agradável ao cliente, a manutenção preventiva
dos elevadores ocorre mensalmente e tem como objetivo manter as condições de
conservação e pleno funcionamento do equipamento, diminuindo o índice de falhas.
Normalmente são relacionadas atividades de ajuste, limpeza, verificação e
lubrificação.
12
3 Metodologia
Este capítulo aborda as etapas de execução do plano de manutenção,
iniciando pelo procedimento para coleta de óleo, seguindo com a realização dos
ensaios laboratoriais definidos previamente e finalizando com a alimentação do banco
de dados, para posterior análise e acompanhamento.
3.1 Procedimento para coleta de óleo
A etapa inicial para a realização da análise de óleo consiste na coleta da
amostra. Esse procedimento deve ocorrer de forma a garantir que a amostra não sofra
interferências externas, evitando-se o comprometimento da qualidade dos dados.
Para a coleta, serão necessários os seguintes itens:
- Bomba manual de sucção;
- Mangueira;
- Frasco com identificação, contendo tampa e batoque.
A coleta de amostras deverá ocorrer a cada 06 meses, a contar da data da
última troca de óleo das máquinas de tração. O óleo deverá ser retirado através da
tampa superior da máquina, após a realização dos procedimentos de segurança para
parada do equipamento, garantindo que as partículas aderidas ao dreno não
desqualifiquem os ensaios. Será necessário a identificação da amostra, através do
preenchimento da etiqueta, Figura 6, que será colada ao frasco que contem a amostra.
Figura 6 – Etiqueta de identificação de amostra coletada.
Fonte: Elaborada pelo autor.
13
3.2 Ensaios
Para atestar a qualidade de um óleo, ensaios laboratoriais são realizados,
conforme métodos normalizados. Para este plano de manutenção, teremos os
seguintes ensaios: viscosidade, cor, ponto de fluidez, ponto de fulgor, corrosão em
lâmina de cobre e teor de água.
A viscosidade de um fluido é a propriedade que indica a sua capacidade de
resistir ao escoamento. Um óleo com alta viscosidade apresenta uma maior
resistência para fluir, já um com baixa viscosidade escorre facilmente. No método de
análise ASTM D445, é realizada a medição do tempo em que um determinado volume
do fluido escoa, por gravidade, através de um viscosímetro capilar de vidro calibrado.
Figura 7 – Principais tipos de viscosímetros capilares.
Fonte: Special Glass
O aumento da viscosidade pode ocorrer pela presença de produtos oxidados,
insolúveis, água e reposição com um óleo mais viscoso. A reposição com um óleo
menos viscoso pode levar a redução da viscosidade, tornando-o menos resistente a
força de cisalhamento, reduzindo sua capacidade na criação da película protetora
entre as superfícies que possuem contato durante o movimento.
A cor do óleo lubrificante é outra importante característica, que pode indicar
se há alguma inconformidade no sistema onde o fluido é aplicado. Além de uma
14
análise visual, menos precisa, há aparelhos específicos para determinação dessa
característica como, por exemplo, colorímetros Union, Lovibond, Tag-Robinson e
Saybolt. No método de análise de cor de produtos oriundos do petróleo, fundamentado
pela norma ASTM D1500, ocorre a comparação da amostra com uma escala de filtros
óticos, que variam de um tom amarelo a um tom vermelho, de valores entre 0,5 e 8,0,
com incrementos de 0,5.
Figura 8 – Colorímetro Lovibond.
Fonte: Lovibond.
O ponto de fluidez é a temperatura mínima na qual o óleo ainda flui, podendo
ser determinado por ensaios como o Ensaio Padrão ASTM D-97-05, onde ocorrem
resfriamentos sucessivos, com a redução de 3 em 3°C, para verificar até qual
temperatura a fluidez ocorre.
15
Figura 9 – Esquema de bancada para obtenção de temperatura de ponto de fluidez.
Fonte: Dapieve (2015)
O conhecimento do ponto de fulgor permite avaliar as temperaturas de serviço
que um óleo lubrificante pode suportar com absoluta segurança. Óleos com ponto de
fulgor inferior a 150°C não devem ser empregados para fins de lubrificação.
(CARDOSO, 2006)
O ponto de fulgor, por definição, que indica qual a menor temperatura na qual
o líquido irá formar um vapor perto da superfície, capaz de inflamar-se
momentaneamente ao entrar em contato com uma chama. Conforme a Norma ABNT
NBR 11341, pode-se definir essa temperatura através do ensaio onde ocorre o
aquecimento do líquido, com controle da temperatura e outras condições
experimentais, para utilização de uma chama. O ensaio pode ser realizado em um
aparelho de vaso aberto ou fechado, conforme Figura 10 e Figura 11.
Figura 10 – Aparelho utilizado para ensaio de ponto de fulgor com vaso aberto.
Fonte: Biolub Química
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Figura 11 – Aparelho utilizado para ensaio de ponto de fulgor com vaso fechado.
Fonte: Biolub Química
O ensaio de corrosão, realizado utilizando uma lâmina de cobre, tem a
capacidade de identificar se há umidade presente no óleo que possa oxidar os
componentes do sistema. De acordo com a Norma ASTM D130, essa lâmina, após
polimento, deverá ser imersa em uma amostra do óleo, por um período de 03 horas a
uma temperatura de 120°C, e, após esse período, lavada e comparada com lâminas
padrão, Figura 12, para realizar a classificação, variando de levemente corroída até
corroída.
Figura 12 – Gabarito de corrosão de lâminas de cobre.
Fonte: ASTM
17
Outro importante ensaio, responsável por indicar se há presença de água no
lubrificante é o ensaio de teor de água. De acordo com Carreteiro (2006), o limite
máximo de porcentagem de água é de 0,2%. A presença de água, em um percentual
superior aceitável, pode indicar uma falha no sistema de vedação da máquina, além
de promover a oxidação dos elementos internos, ocasionando um desgaste anormal
dos componentes.
Por fim, a fim de se identificar o nível de desgaste daquele sistema, temos a
ferrografia. Essa técnica de análise pode ser aplicada para avaliação em duas formas:
analítica ou quantitativa. Na análise analítica, através da identificação de
características como tipo, forma e natureza da partícula presente no óleo, é possível
se identificar o tipo e a origem do desgaste. Na análise quantitativa, as partículas
identificadas na amostra de óleo são classificadas pelo seu tamanho e quantidade.
Com esses dados é possível a criação de uma linha de tendência, permitindo-se
acompanhar as condições de deteriorização do sistema. A análise da evolução do
desgaste do sistema pode ser acompanhada através do gráfico “curva da asa”
apresentado na Figura 13.
Figura 13 – Gráfico “Curva da Asa”.
Fonte: Lorencini
18
3.3 Banco de dados
A implementação do banco de dados, deve permitir armazenar e acompanhar
a evolução das características apontadas nos ensaios, bem como informações do
período de troca de óleo, data de coleta, tipo de máquina de tração e responsável pela
coleta. Para isso, utilizaremos uma planilha, implementada no excel, com auxílio do
Visual Basic for Applications (VBA) da Microsoft ®, que será disponibilizada em pasta
de rede para os consultores técnicos e de qualidade que irão ser assistidos por esse
programa.
Nomeado de Oil Control, o banco de dados apresenta na sua tela inicial,
Figura 14, as opções de inclusão de dados ou verificação de histórico.
Figura 14 – Tela inicial Oil Control.
Fonte: Elaborada pelo autor.
Ao escolher a opção “Incluir Dados”, o sistema irá gerar uma nova tela, onde
deverão ser inseridas as informações de identificação do elevador e dados técnicos
obtidos através das análises laboratoriais.
19
Figura 15 – Tela “Incluir Dados” Oil Control.
Fonte: Elaborada pelo autor.
Nessa tela, após digitar todos os dados, o usuário poderá clicar em
“Cancelar” para cancelar a operação e retornar a tela inicial ou em “Ok” para gravar
os dados informados e retornar ao início.
Os dados inseridos serão armazenados em um banco de dados, que poderá
ser consultado através da tela “Verificar Histórico”, segunda opção do menu inicial.
Nessa tela, Figura 16, o usuário deverá clicar em “Pesquisar” e inserir o número do
elevador que ele deseja verificar. Dessa forma, apresentado uma visualização prévia
dos dados na própria tela. Caso seja necessário, o usuário poderá clicar em “Gerar
Relatório” e obter a planilha com todos os dados arquivados para o elevador escolhido,
na estrutura apresentada na Figura 16, em formato Portable Documento Format
(PDF).
20
Figura 16 – Tela “Verificar Histórico” Oil Control.
Fonte: Elaborada pelo autor.
Figura 17 – Relatório consolidado Oil Control.
Fonte: Elaborada pelo autor.
21
4 Resultados e Discussões
Este capítulo aborda os resultados obtidos a partir da metodologia utilizada no
item anterior. Portanto, o mapeamento do processo, ferramentas de gestão à vista e
acompanhamento serão apresentados.
4.1 Programa de manutenção preditiva
A execução do plano de manutenção elaborado se dará da seguinte forma:
Figura 18 – Visão Geral do Plano de Manutenção Preditiva
Fonte: Elaborada pelo autor.
22
Considerando o período estabelecido de 06 meses após a última troca de óleo
ou a última coleta de amostras, o técnico, aproveitando o momento da realização da
manutenção preventiva, deverá realizar a coleta do óleo que será analisado. O
procedimento de coleta, com os materiais já especificados anteriormente, pode ser
verificado na Figura 19.
Figura 19 – Procedimento de coleta de amostra de óleo lubrificante.
Fonte: Elaborada pelo autor.
23
Realizada a coleta, a amostra deverá ser enviada ao laboratório, próprio ou
contratado, para a realização dos ensaios. Os procedimentos de execução dos
ensaios devem seguir o estabelecido em suas respectivas normalizações.
Com os retorno dos resultados, as informações deverão ser incluídas no
banco de dados, já apresentado anteriormente. Como o banco de dados ficará
disponível apenas virtualmente, é recomendado a utilização de quadros informativos,
Figura 20 e Figura 21, como ferramenta de gestão à vista.
Essas ferramentas permitirão ao técnico verificar, na própria casa de
máquinas, o histórico de coletas realizadas e a evolução das características
analisadas. Dessa forma, o técnico conseguirá trabalhar diretamente na identificação
das causas das variações identificadas, podendo aplicar medidas corretivas de modo
a prolongar a vida útil do óleo.
Figura 20 – Gestão à vista: Acompanhamento de recolhimento de amostras.
Fonte: Elaborada pelo autor.
24
Figura 21 – Gestão à vista: Acompanhamento da evolução das características.
Fonte: Elaborada pelo autor.
No momento de análise dos dados, deve-se observar a variação das
características analisadas, definindo se há necessidade ou não de ação corretiva.
Caso o óleo esteja em condições aceitáveis, o processo se encerra e volta a ocorrer
após 06 meses. No entanto, caso apresente desconformidade com a condição
admissível, deve-se seguir com a realização do reparo que poderá ser a substituição
do óleo lubrificante, correção dos vazamentos ou substituição do conjunto coroa e
sem-fim.
25
No caso do óleo mineral Shell® Omala S2 G 680, que possui as propriedades
físico-químicas conforme a Tabela 2, pode-se considerar como condições limítrofes
para realização da substituição do óleo os valores expostos na Tabela 3.
Tabela 2 – Propriedades físico-químicas Omala S2 G 680
Propriedades Valor de Referência
Cor Castanho
Viscosidade Categoria ISO 680
Viscosidade Cinemática 40°C (mm²/s) 680
Viscosidade Cinemática 100°C (mm²/s) 38
Ponto de Fulgor (°C) 272
Ponto de Fluidez (°C) -9
Fonte: Lubcenter
Tabela 3 – Condições limítrofes das propriedades físico-químicas Omala S2 G 680
Propriedades Condição limítrofe
Cor Variação de coloração para tom avermelhado
Viscosidade Cinemática 40°C
(mm²/s)
A variação pode ser de ± 10%, ou seja, de 612
a 748 mm²/s
Viscosidade Cinemática 100°C
(mm²/s)
A variação pode ser de ± 10%, ou seja, de
34,2 a 41,8 mm²/s
Ponto de Fulgor (°C)
Não deve ser próximo da temperatura máxima
de operação do equipamento. Por questões de
segurança, reduções superiores a 10% podem
ser utilizadas como indicadores críticos
Ponto de Fluidez (°C)
Deve ter um valor de 10°C abaixo da
temperatura mínima ao qual o equipamento
pode trabalhar
Corrosividade ao cobre
Resultados na faixa 3a e 3b já servem de
indicativo para contenção. A condição crítica é
estabelecida a partir da faixa 4a
Teor de água Valor igual ou superior a 0,5% em volume
26
Ferrografia Quantitativa
A presença de partículas maiores que 10 µm
praticamente garante a falha indesejável do
componente. Necessário acompanhar
evolução e realizar comparativo ao gráfico
“curva da asa”
Fonte: Elaborado pelo autor
Na aplicação do plano, a identificação de uma característica limítrofe, como
as apresentadas na tabela anterior, já indicam a necessidade de substituição do óleo
lubrificante. A realização de outras atividades corretivas, como correção do sistema
de vedação ou substituição do conjunto coroa e eixo sem-fim, devem ser também
analisadas, de acordo com o fator gerador da condição crítica identificada.
27
5 Conclusões
O plano de manutenção preditiva elaborado, focado na utilização da análise do
óleo lubrificante, atende ao objetivo especificado, uma vez que contempla os ensaios
necessários para o acompanhamento da condição de operação do óleo, fomentando
criteriosamente a decisão de substituição do lubrificante e de componentes.
Por ter etapas claras e bem definidas, esse plano é de fácil aplicação.
Considerando a diversidade de laboratórios que realizam os ensaios selecionados, a
empresa pode também optar pela terceirização na execução dos ensaios, evitando o alto
investimento em equipamentos e treinamentos.
A elaboração do plano de manutenção preditiva permitiu recordar assuntos já
tratados em áreas fundamentais da Engenharia Mecânica como tribologia e manutenção,
além de provocar o interesse pelas técnicas de gestão.
Como proposta para trabalhos futuros, recomenda-se realizar a validação do
plano proposto, através da execução das etapas estruturadas, e a implentenção da
segunda etapa do plano de manutenção preditiva, voltada para a análise de vibração.
Nessa, pode-se alinhar as técnicas existentes aos recursos de telemetria, coleta e
armazenamento de dados em nuvem, já existentes e utilizados por algumas empresas da
área.
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6 Referências
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Confiabilidade e Mantenabilidade. Rio de Janeiro, p. 37. 1994
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vaso aberto Cleveland. Rio de Janeiro, p. 16. 2008
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cores ASTM). Book of ASTM Standards, p. 7. 2017
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Método de teste padrão para viscosidade cinemática de líquidos transparentes
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2019
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Petróleo por Teste de Tira de Cobre. Book of ASTM Standards, p. 10. 2019
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LAGO, Daniel Fabiano. Manutenção de redutores de velocidade pela
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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃOUNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTESISTEMA INTEGRADO DE PATRIMÔNIO, ADMINISTRAÇÃO ECONTRATOS
FOLHA DE ASSINATURAS
Emitido em 04/03/2021
ATA Nº 9/2021 - ECT (11.25)
NÃO PROTOCOLADO)(Nº do Protocolo:
(Assinado digitalmente em 09/03/2021 10:18 )JOÃO WANDERLEY RODRIGUES PEREIRA
PROFESSOR DO MAGISTERIO SUPERIOR
MEC/CT (14.20)
Matrícula: 346780
(Assinado digitalmente em 09/03/2021 10:00 )SALETE MARTINS ALVES
PROFESSOR DO MAGISTERIO SUPERIOR
ECT (11.25)
Matrícula: 1481705
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Carvalho, Clara Maia de. Utilização da análise de óleo lubrificante como parte doprograma de manutenção preditiva de máquinas de traçãoengrenadas / Clara Maia de Carvalho. - 2021. 40 f.: il.
Monografia (graduação) - Universidade Federal do Rio Grandedo Norte, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia Mecânica,Natal, RN, 2021. Orientadora: Profa. Dra. Salete Martins Alves.
1. Manutenção preditiva - Monografia. 2. Elevador -Monografia. 3. Óleo lubrificante - Monografia. 4. Máquinas detração engrenadas - Monografia. I. Alves, Salete Martins. II.Título.
RN/UF/BCZM CDU 621.867
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRNSistema de Bibliotecas - SISBI
Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede
Elaborado por Ana Cristina Cavalcanti Tinôco - CRB-15/262