TCC - Lógica Fuzzy - Análise de Vibração - Versão Final

UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARAN

COORDENAO DE ELETROTCNICA

ENGENHARIA ELTRICA

AMADEUS LINCON DE OLIVEIRA

ESTUDO DE APOIO A TOMADA DE DECISO EM PROCESSO DE

MANUTENO BASEADA EM LGICA FUZZY

TRABALHO DE CONCLUSO DE CURSO

CORNLIO PROCPIO

2013




Trabalho de Concluso de Curso apresentada como requisito parcial obteno do ttulo de Bacharel em Engenharia Eltrica, da Universidade Tecnolgica Federal do Paran.

Orientador: Prof. Me. Wagner Fontes Godoy

Co-orientador: Prof. Dr. Mrcio Mendona

CORNLIO PROCPIO

2013




Trabalho de concluso de curso apresentado s

13h30m do dia 30 de agosto de 2013 como requisito

parcial para a obteno do ttulo de Engenheiro

Eletricista no Programa de Graduao em Engenharia

Industrial Eltrica da Universidade Tecnolgica Federal

do Paran. O candidato foi arguido pela Banca

Examinadora composta pelos professores abaixo

assinados. Aps deliberao, a Banca Examinadora

considerou o trabalho aprovado.

___________________________________ Wagner Fontes Godoy

Professor Orientador UTFPR/ Campus Cornlio Procpio

___________________________________ Mrcio Mendona

Professor Co-orientador UTFPR/ Campus Cornlio Procpio

___________________________________ Marcos Banheti Rabello Vallim

Professor Convidado UTFPR/ Campus Cornlio Procpio

___________________________________ Marco Antnio Ferreira Finocchio

Professor Convidado UTFPR/ Campus Cornlio Procpio

As Anas da minha vida.

AGRADECIMENTOS

Agradeo primeiramente a Deus, por todas as bnos que ele tem feito por

mim, nunca me deixando desistir dos meus objetivos.

Aos meus orientadores, Professor Wagner Godoy e Professor Mrcio

Mendona, pelos ensinamentos e toda a ajuda nesse tempo de faculdade.

A Dasa Destilaria Americana S/A, em especial ao Fbio e ao Joo Bruno,

pela ateno e contribuio para esse trabalho.

A minha namorada, Ana Eliza, por toda a dedicao, pacincia e apoio

incondicional quando mais precisei, acreditando em minha capacidade e me

incentivando sempre.

Aos meus pais, Odilon e Nair, pelo carinho, ateno e por proporcionarem a

melhor educao que um filho pode ter. Sem eles no chegaria a lugar algum.

A minha irm Samara, por todo o companheirismo.

Aos meus amigos de repblica Fernando (Pezo), Rodney, Arthur e Zenky

pelo apoio e momentos de diverso.

A todos os amigos e colegas da UTFPR por toda a ajuda.

A UTFPR e aos professores por me proporcionarem um ensino de

qualidade.

A todos os funcionrios do Supermercado Homma, pela compreenso, ajuda

e momentos de descontrao.

A todos que contriburam direta ou indiretamente com a minha formao

tanto acadmica quanto pessoal.

O insucesso apenas uma oportunidade para

recomear de novo com mais inteligncia.

(Henry Ford)

RESUMO

OLIVEIRA, Amadeus Lincon de. ESTUDO DE APOIO A TOMADA DE DECISO EM PROCESSO DE MANUTENO BASEADA EM LGICA FUZZY. 63f. Trabalho de Concluso de Curso Curso de Engenharia Eltrica - Universidade Tecnolgica Federal do Paran. Cornlio Procpio, 2013.

Esse trabalho apresenta uma aplicao da lgica fuzzy no auxlio do processo de tomada de deciso na manuteno de motores eltricos, baseando-se na tcnica preditiva de anlise de vibraes, anlise de temperatura e no histrico de manuteno desses equipamentos. O estudo consiste na utilizao de dados obtidos atravs do histrico de manuteno, anlise de vibrao e temperatura alm do conhecimento dos especialistas responsveis pela operao e manuteno dos equipamentos, para a elaborao de uma base de regras. Atravs desse estudo ser possvel um diagnstico rpido sobre o estado do equipamento, auxiliando o responsvel da manuteno a tomar decises de forma mais gil e consequentemente aumentando a disponibilidade e a confiabilidade dos processos e equipamentos.

Palavras-chave: Manuteno de motores; Lgica Fuzzy; Tcnicas preditivas de manuteno; Anlise de vibraes.

ABSTRACT

OLIVEIRA, Amadeus Lincon de. STUDY SUPPORT THE DECISION MAKING PROCESS IN MAINTENANCE BASED ON FUZZY LOGIC. 63f. Trabalho de Concluso de Curso Curso de Engenharia Eltrica - Universidade Tecnolgica Federal do Paran. Cornlio Procpio, 2013.

This paper presents an application of fuzzy logic to aid the process of decision making in maintenance of electric motors, based on predictive technique of vibration analysis, temperature analysis and maintenance history of the equipment. The study is the use of data obtained from historical maintenance, vibration analysis and temperature beyond the knowledge of experts responsible for the operation and maintenance of equipment, for the elaboration of a rule base. Through this study can be a quick diagnosis on the state of equipment, assisting the head of maintenance to make decisions faster and consequently increasing the availability and reliability of processes and equipment.

Keywords: Engine maintenance; Fuzzy Logic; Predictive maintenance, Vibration analysis.

LISTA DE ILUSTRAES

Figura 1 Relao entre deslocamento, velocidade e acelerao ........................... 22

Figura 2 Conjuntos fuzzy aplicados na determinao de altura de indivduos ....... 28

Figura 3 Esquema de funcionamento de um sistema fuzzy. .................................. 31

Figura 4 Analisador/Balanceador NK 600 sendo utilizado no lado oposto ao acoplamento (posio vertical) .................................................................................. 33

Figura 5 Esquema de procedimentos da manuteno preditiva efetuada na DASA .................................................................................................................................. 34

Figura 6 Esquema do sistema fuzzy. ..................................................................... 35

Figura 7 Esquema da estrutura fuzzy. .................................................................... 36

Figura 8 Nveis de vibrao adotados pela DASA. ................................................. 37

Figura 9 Nveis de temperatura adotados pela DASA. ........................................... 37

Figura 10 Funo Pertinncia das variveis de entrada (V.A_V, V.A_H, V.A_A, V.O.A_V, V.O.A_H e V.O.A_A) ................................................................................. 38

Figura 11 Funo Pertinncia da varivel de entrada (Temperatura) .................... 38

Figura 12 Funo Pertinncia da varivel de entrada (Histrico de Manuteno) . 39

Figura 13 Funo Pertinncia da varivel de sada (Nvel de Vibrao) ................ 40

Figura 14 Funo Pertinncia da varivel de sada (Diagnstico) ......................... 40

Figura 15 Resposta do Controlador indicando uma Situao Normal .................... 44

Figura 16 Resposta do Controlador indicando uma Situao de Ateno ............. 45

Figura 17 Resposta do Controlador indicando uma Situao de Manuteno ....... 46

Figura 18 Resposta do Controlador indicando uma Situao de Perigo ................ 47

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Benefcios oriundos da manuteno preditiva .......................................... 12

Tabela 2 Relao de custos entre os tipos de Manuteno mais usuais ............... 19

Tabela 3 - Tipos de Monitoramento Preditivo ............................................................ 20

Tabela 4 - Limites recomendados da velocidade de vibrao ................................... 25

Tabela 5 - Entradas do Sistema Fuzzy .................................................................... 35

Tabela 6 - Sadas do Sistema Fuzzy ........................................................................ 36

Tabela 7 - Algumas das Regras do Sistema Fuzzy .................................................. 41

Tabela 8 - Nveis de Vibrao do Motor Bomba do Trocador de Calor das Dornas . 43

Tabela 9 - Nveis de Vibrao do Motor da Esteira de Borracha da Moenda ........... 44

Tabela 10 - Nveis de Vibrao do Motor da Esteira de Borracha da Moenda ......... 45

Tabela 11 - Nveis de Vibrao do Motor do Compressor de Ar ............................... 46

Tabela 12 - Roteiro para Anlise de Vibraes Utilizado pela DASA ........................ 54

Tabela 13 - Nveis de Vibrao do Motor Bomba do Trocador de Calor das Dornas 7 e 8 ............................................................................................................................. 56

Tabela 14 - Nveis de Vibrao do Motor Bomba da Alimentao de gua da Caldeira ..................................................................................................................... 57

Tabela 15 - Nveis de Vibrao do Motor da Esteira de Borracha de Cana Desfibrada da Moenda ................................................................................................................ 58

Tabela 16 - Nveis de Vibrao do Motor do Compressor de Ar ............................... 59

Tabela 17 Base de regras Fuzzy ............................................................................ 61

LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS

C Graus Celsius

ABRAMAN Associao Brasileira de Manuteno

DASA Destilaria Americana S.A.

EASA Electrical Apparatus Servie Association

FDA Food and Drug Administration

Hz Hertz

ISO International Organization for Standardization (Organizao Internacio-nal para Padronizao

MIT Motor de Induo Trifsico

MM/S Milmetros por Segundo

MTBF Mean Time Between (Tempo Mdio entre Falhas)

NBR Norma Brasileira

RNA Rede Neural Artificial

RPM Rotaes por Minuto

V.A_A Vibrao no lado do acoplamento (Axial)

V.A_H Vibrao no lado do acoplamento (Horizontal)

V.A_V Vibrao no lado do acoplamento (Vertical)

V.O.A_A Vibrao no lado oposto ao acoplamento (Axial)

V.O.A_H Vibrao no lado oposto ao acoplamento (Horizontal)

V.O.A_V Vibrao no lado oposto ao acoplamento (Vertical)

SUMRIO

1 INTRODUO .....................................................................................................11

1.1 OBJETIVOS ......................................................................................................15

1.1.1 Objetivos Especficos ......................................................................................15

1.2 ESTRUTURA ....................................................................................................15

2 FUNDAMENTOS DE MANUTENO INDUSTRIAL ...........................................16

2.1 MANUTENO ................................................................................................16

2.1.1 Conceitos sobre Manuteno .........................................................................16

2.1.2 Manuteno Preditiva .....................................................................................18

2.2 ANLISE DE VIBRAO .................................................................................21

2.2.1 Vibrao ..........................................................................................................21

2.2.2 Anlise Vibracional .........................................................................................23

2.2.3 Princpio da Anlise de Vibrao ....................................................................24

3 CONCEITOS SOBRE LGICA FUZZY ...............................................................27

3.1 CONJUNTOS FUZZY .......................................................................................28

3.2 VARIVEIS LINGUSTICAS .............................................................................28

3.3 FUZZIFICAO E DEFUZZIFICAO .............................................................29

3.4 INFERNCIA ....................................................................................................30

4 ESTUDO PARA AUXLIO A TOMADA DE DECISO DE MOTORES DE INDUO TRIFSICO ...........................................................................................32

4.1 O SISTEMA DE MANUTENO NA DASA .....................................................32

4.2 ESTRUTURA DO SISTEMA FUZZY.................................................................34

4.2.1 Funes Pertinncias .....................................................................................36

4.2.2 A base de regras (Inferncia)..........................................................................41

5 RESULTADOS .....................................................................................................43

6 CONCLUSO .......................................................................................................48

6.1 PERSPECTIVAS FUTURAS .............................................................................49

6.2 TRABALHOS PUBLICADOS ............................................................................49

REFERNCIAS .......................................................................................................50

ANEXO A - Roteiro para Anlise de Vibraes Utilizado pela DASA Destilaria Americana S.A. ......................................................................................................53

ANEXO B - Dados da Anlise de Vibraes Fornecidos pela DASA Destilaria Americana S.A. ......................................................................................................55

ANEXO C - Base de Regras do Sistema Fuzzy ...................................................60

11

1 INTRODUO

O crescimento do mercado mundial e o consequente aumento da

concorrncia, obriga as empresas a otimizarem seus sistemas de produo com o

intuito de reduzir ao mximo o percentual de falhas, possibilitando assim uma maior

produtividade e reduo de custos. O primeiro grande problema de uma empresa

no ser competitiva internacionalmente [...] a meta mais imediata de uma empresa

sua sobrevivncia competio internacional (CAMPOS, 1992, p.21). Com isso,

custos com manuteno, perdas na produo e fatores que levem a interrupo da

produo merecem ateno e devem ser minimizados para que assim a empresa

possa aumentar sua produtividade e por consequncia, se tornar competitiva no

mercado.

Quanto mais rpido os problemas relacionados manuteno forem

detectados e solucionados, menores sero os prejuzos causados aos processos da

empresa. Nesse contexto, nota-se um aumento na busca por ferramentas que

aperfeioem e tornem o processo de tomada de deciso mais rpido, aumentando

no s a disponibilidade dos equipamentos, mas tambm a confiabilidade do

sistema de produo. Outro aspecto no menos relevante, quanto a questo da

segurana, tanto do patrimnio, quanto das pessoas envolvidas em processos de

produo, onde h reduo na manuteno de seus equipamentos, como observado

tambm por Maral (2000).

Manuteno e trabalhos de reparo que seguem determinadas diretivas bsicas reduzem as chances de falhas inesperadas e consequentemente perda de produo, tempo e gastos desnecessrios. Em casos mais crticos, as falhas de um processo podem trazer prejuzos graves e, at mesmo, colocar em risco vidas humanas. (MARAL, 2000, p.5)

Bonaldi e Lacerda (2008), tambm fazem referncia a importncia da

manuteno em relao a segurana.

[...] a possibilidade de diagnstico de problemas sem que haja a parada da mquina se torna uma ferramenta muito vantajosa para as indstrias, onde cessar a produo cessar o lucro. Alm disso, a segurana do ser humano tambm deve ser um fator de influencia e de interesse no caso de se ter a possibilidade de deteco de falhas antes do acontecimento de alguma calamidade. (BONALDI E LACERDA, 2008, p.2)

12

Portanto, a manuteno quando feita de forma apropriada, torna o sistema

de produo de uma indstria mais seguro e confivel, pois a chance de que

ocorram panes nos equipamentos diminuem e o risco de que essa pane venha a por

em perigo o operador ou alguma pessoa que esteja prxima ao equipamento

tambm so menores.

Em pesquisa realizada pela Plant Performance Group (uma diviso da

Technology for Energy Corporation), envolvendo mais de quinhentas indstrias

localizadas nos Estados Unidos, Canad, Gr-Bretanha, Frana e Austrlia foi

demonstrado os benefcios que a manuteno (em especial a preditiva) trouxe para

estas empresas, conforme a Tabela 1. Nela pode-se notar que com a manuteno,

houve reduo nas principais despesas relacionadas ao sistema de produo, bem

como um aumento da produtividade, que se d pelo fato de que os equipamentos

trabalham por mais tempo, gerando assim uma produo maior. Outro fator onde

pode-se notar a reduo quanto ao estoque de sobressalentes, pois ao se detectar

uma falha no incio e poder acompanhar o seu desenvolvimento, no h

necessidade de se ter um grande estoque, e a medida que for necessrio, pode-se

fazer a aquisio dessas peas.

Tabela 1 - Benefcios oriundos da manuteno preditiva

Reduo dos custos de manuteno 50 a 80%

Reduo de falhas nas mquinas 50 a 60%

Reduo de estoques de sobressalentes 20 a 30%

Reduo de horas extras para manuteno 20 a 50%

Reduo do tempo de parada das mquinas 50 a 80%

Aumento na vida das mquinas 20 a 40%

Aumento na produtividade 20 a 30%

Aumento dos lucros 25 a 60%

Fonte: Plant Performance Group, 1988.

Entre os equipamentos utilizados no ambiente industrial, temos o Motor de

Induo Trifsico (MIT) que opera normalmente com uma velocidade constante que

varia ligeiramente com a carga mecnica aplicada ao eixo. Devido a sua

simplicidade e robustez um motor muito utilizado, sendo adequado para quase

todos os tipos de mquinas acionadas, encontradas na prtica (WEG, 2010).

13

O setor industrial brasileiro, por exemplo, consome 44% da energia eltrica

do pas, sendo que 62% dessa energia utilizada em sistemas motrizes (Eletrobrs,

2012), dado este que comprova a relevncia do motor de induo trifsico (MIT) nas

mais diversas aplicaes industriais.

A deteco e o correto diagnstico precoce de falhas incipientes permite

minimizar a ocorrncia de danos ao processo, aumento da disponibilidade dos

equipamentos e consequente manuteno dos resultados financeiros.

O monitoramento das condies de operao de um MIT possibilitando

diagnstico de falhas e previso das suas condies de operao tem atrado a

ateno de vrios pesquisadores durante os ltimos anos, tal fato se deve a

considervel influncia do MIT sobre a continuidade operacional de muitos

processos industriais (BELLINI et. al., 2008).

Dentre as ferramentas de suporte a tomada de deciso na manuteno, os

sistemas inteligentes (Redes Neurais Artificiais, Lgica Fuzzy, Algoritmos Genticos,

alm de Sistemas Hbridos) tm sido utilizados na identificao e resoluo de

diversos problemas relacionados s condies de operao de mquinas eltricas

(BELLINI, et. al. 2008).

As Redes Neurais Artificiais (RNAs) so modelos matemticos que se

assemelham s estruturas neurais biolgicas e que tem capacidade computacional

adquirida por meio de aprendizagem e generalizao (BRAGA et. al., 2000). Em

outras palavras, o aprendizado de um RNA, est diretamente ligado a capacidade de

adaptao gradativa de seus parmetros atravs da interao com o meio externo.

Tem-se tambm os Algoritmos Genticos, que so algoritmos de otimizao

global, baseados nos mecanismos de seleo natural e da gentica (REZENDE,

2005). Esse tipo de sistema trabalha com a busca paralela e estruturada de

indivduos com alta aptido, combinando-os e formando assim indivduos com

aptides mais elevadas.

J nos Sistemas Hbridos, existe a combinao de duas ou mais tcnicas

distintas para a resoluo de problemas. Isso ocorre, pois uma determinada tcnica

de Sistema Inteligente pode ser eficaz na resoluo de problemas, mais deficiente

para a resoluo de outros tipos de problemas.

14

Por fim tem-se a Lgica Fuzzy, que vem sendo muito utilizada para

expressar conhecimentos imprecisos e resolver problemas que so muito difceis de

serem modelados pela lgica clssica.

A lgica fuzzy a lgica baseada na teoria dos conjuntos fuzzy. Ela difere dos sistemas lgicos tradicionais em suas caractersticas e seus detalhes. Nesta lgica, o raciocnio exato corresponde a um caso limite do raciocnio aproximado, sendo interpretado como um processo de composio de

relaes nebulosas. (GOMIDE et. al., 1995)

Utilizando essa tcnica de sistema inteligente, pode-se obter uma rpida e

eficiente resposta para as diversas situaes de falha sobre motores de induo,

desde a constatao do problema, at qual ao deve ser tomada para corrigi-lo. No

trabalho de Baccarini (2005), a autora descreve que para um bom diagnstico,

necessrio uma monitorao contnua e alarme rpido frente ocorrncia de uma

falha. Contudo, esta no uma tarefa trivial, uma vez que o impacto de alguns tipos

de falhas pequeno e podem ser mascarados por rudos e mudanas das

condies de operao do acionamento.

Assim, a proposta deste trabalho utilizar lgica fuzzy para auxiliar a

tomada de deciso em relao a manuteno de motores de induo trifsico a

partir de dados reais de anlise de vibrao, anlise de temperatura e no histrico

de manuteno dos motores fornecidos pela empresa DASA Destilaria Americana

S.A.

A estrutura fuzzy desse estudo foi gerada com base no conhecimento

adquirido dos especialistas em manuteno, e espera-se que seja possvel reduzir

perdas de processo e aumentar a disponibilidade atravs da implementao deste

estudo como ferramenta preditiva no auxlio a tomada de deciso, alm de

padronizar o processo de tomada de decises. Assim, como principal contribuio

deste trabalho busca-se favorecer a rea de planejamento e controle de manuteno

na tomada de deciso em relao a parada ou no de um equipamento. Espera-se

propiciar tambm a reduo do tempo gasto entre a constatao de uma falha ou

anomalia, e a sua respectiva ao corretiva, pois ao se observar o sistema de

manuteno da empresa, nota-se que esse tempo relativamente longo.

15

1.1 OBJETIVOS

O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um estudo de apoio a

tomada de deciso na manuteno de motores de induo trifsicos, a partir dos

dados de anlise de vibrao, anlise de temperatura e no histrico de manuteno

desses motores.

1.1.1 Objetivos Especficos

Os objetivos especficos deste trabalho esto listados abaixo:

Estudar conceitos sobre Engenharia de Manuteno;

Efetuar um estudo de campo a fim de aprimorar os conhecimentos

sobre anlise de vibrao e coleta de dados;

Estudar os conceitos sobre Sistemas Inteligentes, em especial a

aplicao de Lgica Fuzzy, no processo de tomada de decises;

Implementar uma ferramenta, utilizando o Toolbox do Matlab, para

auxiliar o processo de tomada de deciso na manuteno de motores

de induo trifsicos;

1.2 ESTRUTURA

O documento apresenta a seguinte estrutura: o Captulo 2 destinado a

apresentao de conceitos sobre manuteno industrial; o Captulo 3 dedicado a

reviso bibliogrfica sobre a Lgica Fuzzy; o Captulo 4 tem como objetivo explicar

como funciona o processo de manuteno da empresa e como o estudo foi

desenvolvido; no Captulo 5 encontra-se a apresentao dos resultados; e por fim o

Captulo 6 as concluses finais.

16

2 FUNDAMENTOS DE MANUTENO INDUSTRIAL

Esse captulo destina-se a uma reviso sobre alguns dos principais

conceitos sobre a manuteno industrial, em especial a manuteno preditiva com

foco na anlise de vibraes.

2.1 MANUTENO

O desenvolvimento de equipamentos produtivos se deu de forma muito lenta

desde a apario do homem. Com a Revoluo Industrial, no incio do sculo XVIII e

a consequente mecanizao dos sistemas de produo, houve a necessidade de

melhorar esses equipamentos fazendo com que assim o desenvolvimento das

indstrias atingisse um grau elevado.

O desenvolvimento dos equipamentos faz com que haja o aumento da

complexidade dos mesmos, ento surge a necessidade de aumentar a

disponibilidade desses equipamentos a fim de amortizar os custos envolvidos. Alm

disso, no ambiente fabril, esses equipamentos esto expostos a diversos fatores que

causam a sua degradao como corroso, rupturas, deformaes, entre outras.

Com base nesse pensamento, a ideia de que haja a necessidade de

preservar os equipamentos visando melhorar tanto a vida til quanto o seu

desempenho ganha fora, e a manuteno surge como meio de evitar ou minimizar

tais restries buscando o aumento da disponibilidade.

2.1.1 Conceitos sobre Manuteno

Pode-se entender Manuteno, como uma srie de aes ou medidas que

visam a conservao de determinado equipamento ou o sucesso de determinado

processo. Conceito esse que tambm pode ser descrito segundo a NBR 5462 como

Combinao de todas as aes tcnicas e administrativas, incluindo a superviso, destinadas a manter ou recolocar um item em um estado no qual possa desempenhar uma funo referida. (NBR 5462, 1994, p.6)

17

De uma maneira geral, a manuteno visa manter equipamentos

funcionando garantindo assim a produo normal de um empresa e a qualidade de

seus produtos, alm de prevenir falhas que possam comprometer o sistema de

produo.

Existem vrios tipos de manuteno, entre os quais as mais comuns so:

Manuteno Corretiva: Manuteno a ser efetuada quando h a ocorrncia de

uma falha sobre determinado equipamento. Ela pode ser planejada, quando o

equipamento apresentar sintomas de que seu funcionamento no est em perfeitas

condies ou que a relao custo-benefcio referente a Manuteno Preventiva for

mais rentvel. E pode ser classificada como no planejada, quando ocorrer uma

falha inesperada que necessita de ao corretiva rpida.

Manuteno Preventiva: A manuteno feita com base no histrico do

equipamento, onde so constatados como acontecem os principais tipos de falhas e

o que pode ser feito para evit-los. Caracterizada pela substituio de peas ou

recuperao de equipamentos, a Manuteno Preventiva analisa o melhor momento

para que ocorra a manuteno em equipamentos crticos que no podem ser

parados antes que esses possam apresentar falhas.

Manuteno Preditiva: Nesse tipo de manuteno h o monitoramento

constante do equipamento atravs de instrumentos mais sofisticados. Assim

possvel efetuar a manuteno nesses equipamentos antes que ocorra uma pane e

o mesmo pare de funcionar. Entre alguns dos principais mtodos utilizados para

monitoramento de equipamentos podemos citar: anlise de vibrao, anlise de

termografia, anlise de lubrificantes, anlise de rudos, entre outros.

A NBR 5462 (1994, p,7), alm dos tipos j citados, classifica ainda a

manuteno como sendo:

Manuteno Programada: quando a manuteno efetuada com um

programa previamente estabelecido;

No Programada: Manuteno que no feita de acordo com um programa

pr-estabelecido, mas depois da recepo de uma informao relacionada ao

estado de um equipamento.

18

Manuteno de Campo: feita onde o equipamento utilizado;

Manuteno Fora do Local de Utilizao: efetuada fora do local de utilizao

do equipamento;

Manuteno Remota: quando no h acesso direto de pessoal ao

equipamento;

Manuteno Automtica: efetuada sem a interveno humana;

Manuteno Deferida: um tipo de manuteno corretiva que no acontece

imediatamente aps a determinao da falha.

Esse trabalho tem como base a manuteno preditiva, em especial ao

mtodo de anlise de vibraes, em que atravs dos dados obtidos nesse processo

e dos conhecimentos adquiridos pelos operadores, possamos projetar uma base de

regras em fuzzy que permita a tomada de deciso sobre o processo de manuteno

dos motores de induo.

2.1.2 Manuteno Preditiva

Como dito anteriormente, a manuteno preditiva utiliza instrumentos

sofisticados para o monitoramento de equipamentos, nos quais qualquer tipo de

anomalia sobre eles pode ser detectado com antecedncia reduzindo assim ao

mnimo a manuteno preventiva e diminuindo a necessidade de manuteno

corretiva. Em outras palavras podemos definir a manuteno preditiva como:

[...] o conjunto de atividades de acompanhamento das variveis ou parmetros que indicam a performance ou desempenho dos equipamentos, de modo sistemtico, visando definir a necessidade ou no de interveno. Quando a interveno, fruto do acompanhamento preditivo, realizada, estamos realizando na verdade uma manuteno corretiva planejada. (MORO e AURAS, 2007, p. 21).

Em relao ao custo envolvido sobre a Manuteno Preditiva, temos que

dentre os vrios tipos de manuteno existentes, ela a que melhor apresenta

custo/benefcio, afirmao essa comprovada pela Tabela 2. Nela podemos observar

que o custo da Manuteno Corretiva No Planejada praticamente o dobro do

custo da Manuteno Preditiva mais a Corretiva Planejada. Isso se deve, por

exemplo, ao fato de que ao se praticar a manuteno preditiva, no h necessidade

19

de se ter estoques sobressalente, pois ao se conhecer o tipo de falha ainda no

incio, pode-se programar a compra de peas conforme a necessidade, ao contrrio

do que acontece ao se praticar apenas a manuteno corretiva.

Tabela 2 Relao de custos entre os tipos de Manuteno mais usuais

TIPO DE MANUTENO CUSTO US$/HP/ANO

Corretiva No Planejada 17 a 18

Preventiva 11 a 13

Preditiva + Corretiva Planejada 7 a 9

Fonte: Associao Brasileira de Manuteno (ABRAMAN, 2002).

Obs: HP Horse Power a potncia instalada.

A manuteno preditiva uma abordagem mais econmica e idealmente

deve ser empregada para a maioria dos equipamentos cobertos pelo plano de

manuteno (SEELING, 2000). O responsvel pelo plano de manuteno deve

definir quais equipamentos sero monitorados em cada dia e com que frequncia

haver esse monitoramento. Alm disso, deve ser elaborado um roteiro sobre o que

dever ser observado, medido e testado em cada equipamento, para que possa ser

comparado posteriormente com os valores limites de cada equipamento e que assim

seja determinado o melhor momento para uma interveno.

Ainda segundo Seeling (2000), um dos pontos chaves para o sucesso da

Manuteno Preditiva, a definio dos intervalos de inspeo, dos quais devem

seguir os seguintes requisitos:

a) O intervalo entre duas inspees consecutivas de um mesmo

equipamento deve ser feita de modo que permita a deteco de

qualquer tipo de anomalia ainda no incio, afim de que possa ser feito

a manuteno sobre o equipamento antes da falha;

b) No deve haver excesso de inspees, de modo que no haja o

emprego de recursos materiais e humanos alm do necessrio.

Outro fator a ser levado em considerao quanto ao tipo de anlise que

dever ser adotada para certos tipos de equipamentos, de modo a evitar utilizar

anlises cujo custo seja relativamente maior em mquinas que tem importncia

20

reduzida no processo de produo. Podemos classificar as tcnicas de

monitoramento mais importantes em famlias de especializao, como mostrado na

Tabela 3.

Tabela 3 - Tipos de Monitoramento Preditivo

Radiaes Ionizantes

Raios X

Gamagrafia

Energia Acstica

Ultra-som

Emisso Acstica

Energia Eletromagntica

Partculas magnticas

Correntes Parasticas

Fenmenos de Viscosidade

(Lquidos penetrantes)

Inspeo Visual

Endoscopia ou Boroscopia

Anlise de Vibraes

Nvel Global

Espectro de vibraes

Pulsos de choque

Anlise de leos Lubrificantes ou Isolantes

Viscosidade

Nmero de neutralizao Acidez ou Basicidade

Teor de gua

Insolveis

Contagem de partculas

Metais por espectrometria

Espectrometria por infravermelho

Cromatografia gasosa

Tenso interfacial

Rigidez dieltrica

Anlise de Temperatura Termografia

Termografia convencional

Indicadores de temperatura

Pirometria de radiao

Termografia

Ferrografia

Ferrografia quantitativa

Ferrografia analtica

Verificaes de Geometria

Metrologia Convencional

Alinhamento instrumentado de mquinas

rotativas

Ensaios Eltricos

Corrente

Tenso

Isolao

Perdas dieltricas

Rigidez Dieltrica

Espectro de corrente ou tenso

Fonte: Associao Brasileira de Manuteno (ABRAMAN, 2002).

21

Dentre as tcnicas citadas na tabela cima, temos as mais usuais como

sendo a anlise de lubrificantes, termografia, inspeo visual, ensaios eltricos e a

anlise de vibraes, que foi utilizada nesse trabalho.

A manuteno preditiva foi escolhida, pois dentre os tipos de manuteno

existentes, essa a que apresenta melhor custo/benefcio, como mostrado

anteriormente. O fato de se conhecer problemas sob os equipamentos ainda no

incio tambm um fator importante para definio sobre a utilizao deste tipo de

manuteno, onde pode-se identificar qualquer anomalia e minimizar seus efeitos de

forma a conservar os equipamentos, aumentando a disponibilidade e a vida til dos

mesmos. Foi definido utilizar a anlise de vibraes e a anlise de temperatura

devido o fato de a empresa utilizar essas tcnicas em seu sistema de manuteno

como mtodos de deteco de falhas.

2.2 ANLISE DE VIBRAO

Um dos grandes problemas enfrentados pelas indstrias a disponibilidade

de seus equipamentos e a manuteno preditiva tem se tornado uma das principais

alternativas. Dentre as ferramentas de controle preditivo, temos a anlise de

vibrao. Esse tipo de anlise fornece dados para que possamos prolongar a vida

do equipamento com informaes obtidas durante a vida do mesmo, eliminando

desvios e problemas de montagem que reduzem significamente a vida dos

equipamentos.

2.2.1 Vibrao

Vibrao pode ser definida como um movimento de oscilao de um corpo

em torno de um ponto de referncia que se repete regular ou irregularmente, depois

de um intervalo de tempo conforme descrito por Andrade et al. (2009) e a sua

presena pode indicar algum tipo de problema no sistema, como falta de

balanceamento das partes rotativas, rolamentos e polias, desalinhamento,

interferncias, eroso localizada, ressonncia, entre outros.

22

Todo movimento oscilatrio pode ser caracterizado de vrias formas.

Movimentos com caractersticas senoidais compostas como a vibrao podem ser

expressos em termos de seu deslocamento, sua velocidade e acelerao e se

tornar completamente definido se, alm destas caractersticas, a frequncia for

conhecida.

Como a relao entre deslocamento, velocidade e acelerao para uma

composio de senoides similar a de uma senoide simples, temos

respectivamente:

(1)

(2)

(3)

onde a amplitude de deslocamento e podemos tambm observar essa relao

atravs da Figura 1.

Figura 1 Relao entre deslocamento, velocidade e acelerao

Como pode-se observar na figura acima, a velocidade conduz ao

deslocamento por um ngulo de fase de 90. A acelerao conduz a velocidade por

um ngulo de fase de 90 e ao deslocamento por um ngulo de 180.

Cada um desses elementos tem diferentes utilidades na anlise dinmica de

equipamentos rotativos. A medida de deslocamento, por exemplo, utilizada no

23

monitoramento do excesso de desbalanceamento, de empenamentos do eixo, da

progresso de folgas mecnicas e contagem de ciclos para verificao de fadigas.

J a medida de velocidade indicador do nvel de energia envolvido no movimento,

e utilizada na identificao da maioria dos problemas que provocam vibrao. Por

fim, a medida de acelerao utilizada juntamente com a frequncia do movimento

para a identificao de problemas que se manifestam em altas frequncias, como

defeito na pista externa de um rolamento.

Entretanto, vale ressaltar que nem todo o tipo de falhas em equipamentos

pode ser diagnosticado com algum tipo de sinal de vibrao anormal.

2.2.2 Anlise Vibracional

A ideia fundamental sobre a qual se baseia a anlise de vibrao como

tcnica aplicada manuteno industrial

Cada componente ou cada tipo de deficincia mecnica de uma mquina em operao produz uma vibrao de frequncia especfica que em condies normais de funcionamento, alcana uma mxima amplitude determinada. (MARAL, 2000, p.18)

Desta forma possvel, ao se medir e analisar a vibrao, se estabelecer sua

origem, identificando cada componente da mquina e o tipo de falha que est

ocorrendo. Tambm pode-se, atravs dessa anlise, avaliar o estado mecnico do

componente que produz a vibrao ou a gravidade da anomalia encontrada.

Como metodologia bsica da anlise de vibraes, podemos citar:

a) Determinao da frequncia, que permitir descobrir qual elemento do

equipamento apresenta anomalia.

b) Medio da amplitude de vibrao, que ao ser comparado com valores

limites previamente estabelecidos, pode fornecer um diagnstico sobre

o funcionamento da mquina.

As tcnicas empregadas na anlise de vibrao podem ser das mais simples,

como a medio do grau de desbalanceamento de um eixo (onde a medio da

amplitude e da fase da vibrao na frequncia de rotao suficiente), at as mais

complexas que procuram por anomalias localizadas e utilizam de tcnicas especiais

que isolam os sinais provenientes dessas anomalias.

24

2.2.3 Princpio da Anlise de Vibrao

Os sinais de vibrao se demonstram muito complexos quando analisados no

domnio no tempo. Para uma anlise mais complexa e precisa, necessrio que

haja um diagnstico tanto no domnio do tempo, quanto no domnio da frequncia.

Segundo o Baro Jean-Baptiste Joseph Fourier (1768-1830), qualquer funo

peridica, pode ser representada matematicamente como uma srie de senos e

cossenos, ou seja, atravs da forma de onda da vibrao, podemos calcular as

frequncias presentes nela, com suas respectivas amplitudes. Esse processo

conhecido como Transformada de Fourier (1822). Esse tipo de transformao pode

ser feito manualmente, porm um processo demorado. Com a evoluo dos

computadores digitais, o clculo pode ser feito automaticamente de forma muito

mais rpida.

A frequncia, que a razo de repeties de um evento peridico, pode ser

expressa em rotaes por segundo (Hz), rotaes por minuto (rpm), ciclos por

segundo, ou ainda, mltiplos da velocidade de rotao (harmnicas), que

comumente so referidas como sendo 1x, 2x, 3x ... a frequncia de rotao.

Qualquer tipo de anomalia em uma mquina rotativa, como fadiga,

desalinhamento, desbalanceamento, instabilidade, desgaste, gera um tipo de

vibrao especfica e caracterstica, sendo que a vibrao mais comum ocorre na

frequncia de rotao da mquina, onde geralmente encontra-se os maiores valores

de amplitude para medidas de velocidade e deslocamento.

A anlise de vibrao utiliza de transdutores para captar o espectro de

vibrao mecnico e converte-los em sinais eltricos. Geralmente necessitam de um

condicionamento eletrnico que adapta o sinal eltrico para transmisso, ou uso por

instrumentos de medio, analisadores, monitores ou aparelhos de gravao. Os

mais usuais so: medidores de deslocamento sem contato, sensores de velocidade

e os acelermetros.

Atravs desse transdutor pode-se obter o espectro de vibrao da mquina, e

utilizando um filtro passa-banda estreito e sintonizvel, pode-se varrer determinadas

frequncias e observar as amplitudes dos picos para certas frequncias. Analisando

esse espectro de vibrao da mquina, e comparando-o com o espectro de vibrao

25

natural da mesma, pode ser feito um diagnstico sobre o estado em que aquele

equipamento se encontra.

Segundo a ISO-10816-1, existem valores limites recomendados da velocidade

de vibrao para diferentes classes de motores na qual podemos observar na

Tabela 4.

Tabela 4 - Limites recomendados da velocidade de vibrao

Velocidade da

Vibrao mm/s

Classe 1

(At 15kW)

Classe 2

(de 15 75 kW)

0.28

A

A

0.45

0.71

1.12

B

1.8

B

2.8

C

4.5

C

7.1

D

11.2

D

18

28

45

Fonte: ISO-10816-1 (1995,p.13).

Ainda segundo a ISO-10816-1, temos as seguintes classificaes

quanto as Regies descritas na Tabela 5:

Regio A: Nvel de vibrao de mquinas recentemente colocadas em

funcionamento.

Regio B: Nvel de vibrao aceitvel para operao contnua da mquina por

um longo perodo.

26

Regio C: Nvel de vibrao inaceitvel para operao contnua da mquina

por um longo perodo. Deve ser feito a manuteno do equipamento.

Regio D: Nvel de Vibrao suficiente para causar danos ao equipamento.

Deve ser revisado imediatamente.

Porm algumas limitaes podem ser encontradas nesse tipo de anlise, ou

seja, muitas vezes as medies localizadas podem ser afetadas por distrbios

causados por alguma outra fonte de vibrao da prpria mquina ou de vibraes

exteriores que possam se propagar atravs do eixo. Tambm tem-se a

complexidade de alguns sinais, que torna a interpretao muito complicada; existe

tambm a possibilidade de alarmes falsos, que no correspondam a anomalias

verdadeiras caso a sensibilidade do ensaio seja alta; alm de que a montagem e o

desenvolvimento de um sistema de diagnstico complexo muito caro.

27

3 CONCEITOS SOBRE LGICA FUZZY

A lgica fuzzy surgiu em 1965, quando Lofti A. Zadeh apresentou uma

modelagem matemtica formalizada, intitulada de Conjuntos Difusos. Em seus

trabalhos, Zadeh apresenta uma lgica que trabalhava com a impreciso, ao

contrrio da lgica clssica, que era uma lgica exata.

Um aspecto interessante da teoria nebulosa a possibilidade de se incluir em um modelo matemtico conceitos intuitivos que na maioria das vezes so altamente imprecisos e consequentemente de difcil tratamento. A capacidade de capturar com clareza e conciso as vrias mudanas dos conceitos psicolgicos utilizados pelos seres humanos em seu raciocnio usual, sem necessidade de enquadr-lo em estados ntidos torna a lgica nebulosa uma importante ferramenta na modelagem de sistemas imprecisos. (LIMA, 2003)

Na lgica clssica, um determinado elemento pertence ou no a um

determinado conjunto, ou seja, no existe um meio-termo, como por exemplo, o

conjunto de homens e mulheres, em que podemos aplicar valores de 0 para os

nos pertencentes ao grupo e 1 para os que pertencem ao grupo. Nesse caso, no

existe variao dos valores, ou seja, ou o indivduo se encaixa no grupo homens

ou ele se encaixa no grupo mulheres.

J na lgica de Zadeh, os elementos so indefinidos, enquanto alguns

pertencem ao conjunto, outros no, e existem ainda aqueles que pertencem

parcialmente. Para essa lgica temos que os valores variam de 0 a 1 podendo

apresentar elementos com valor 0.68. Um exemplo onde essa lgica pode ser

aplicada ao tomarmos os conjuntos de homens altos e homens baixos citados por

Alkmin (2007, p. 7). At que ponto uma pessoa pode ser considerada alta ou baixa?

Um homem com 1,75m um homem alto? Outro exemplo citado no mesmo trabalho

a temperatura. At que ponto uma determinada temperatura pode ser considerada

quente ou fria? Nesses casos a lgica clssica no satisfaz a soluo do problema,

pois no h um sim ou no como resposta e temos que aplicar uma gradao,

fazendo com que o conjunto se torne impreciso.

Assim a lgica fuzzy foi criada pela necessidade de um mtodo que pudesse

expressar sistematicamente quantidades imprecisas, vagas e mal definidas. Para

isso, ela toma como base a criao de regras atravs do conhecimento de

28

especialistas fuzzy e possibilitando uma ao de controle mais rpida e to eficiente

quanto desses especialistas.

3.1 CONJUNTOS FUZZY

O conjunto fuzzy tem como caracterstica uma funo real, na qual

denomina-se funo pertinncia, e tem por funo associar a cada elemento do

conjunto a um nmero real pertencente ao intervalo de [0,1].

Uma aplicao para os conjuntos fuzzy, temos o exemplo de homens baixos

e altos citado por Gomide (1995). Consideremos que um homem com 1,70m seja

considerado um homem de estatura normal. Segundo a lgica clssica, teramos

que um homem com 1,63m seria considerado um homem baixo, porm na lgica

fuzzy, pode-se enquadrar esse mesmo homem tanto como sendo de estatura baixa,

como sendo de estatura normal, porm o grau de participao do elemento no

conjunto normal maior do que no conjunto de pessoas baixas, como podemos

observar na Figura 2.

Figura 2 Conjuntos fuzzy aplicados na determinao de altura de indivduos

3.2 VARIVEIS LINGUSTICAS

A varivel lingustica definida como um termo usado para representar de

modo impreciso, uma varivel a ser estudada. Ela assume apenas valores

lingusticos, ou seja, utiliza apenas termos como virar muito, virar pouco, pouco

29

quente, etc. Bem diferente do caso das variveis numricas que assumem valores

precisos, ou seja, nmeros. Sobre as variveis lingusticas Alkmin (2007) diz:

As variveis utilizadas em lgica difusa so chamadas de lingusticas por no terem valores precisos, podendo ser definidas como na linguagem natural, representando um espectro de valores. (ALKKIN, 2007, p. 23)

Esse tipo de varivel expresso qualitativamente por termos lingusticos e

quantitativamente por uma funo de pertinncia. Nelas podemos encontrar as

restries lingusticas que so modificadores e podem estar na forma de advrbios

(muito, pouco, mdio...) ou na forma de advrbios (pesado, leve, alto...). Ainda

segundo Alkimin (2007), as restries lingusticas podem ser divididas em:

Concentradores: expresses que concentram os elementos de um

conjunto difuso, reduzindo o grau de pertinncia de todos os

elementos que esto apenas em parte no conjunto.

Dilatadores: expresses que dilatam um conjunto difuso aumentando

a pertinncia de elementos que esto em parte no conjunto.

Intensificadores: operao onde h a combinao entre concentrao

e dilatao.

3.3 FUZZIFICAO E DEFUZZIFICAO

Fuzzificao o primeiro processo da lgica fuzzy, nas quais o sistema

mapeia o domnio de nmeros reais para o domnio fuzzy. Nessa etapa, aos valores

de entrada e sada sero atribudos valores lingusticos, ou seja, recebero

descries vagas e qualitativas, que sero definidas por funes de pertinncia. A

fuzzificao reduz o nmero de valores que sero processados, tornando assim

muito mais rpido a velocidade de computao. Em outras palavras,

A interface de fuzzyficao toma os valores das variveis de entrada, faz um escalonamento para condicionar os valores a universos de discurso normalizados e fuzzyfica os valores, transformando nmeros em conjuntos fuzzy, de modo que possam se tornar instncias de variveis lingusticas.

(GOMIDE et. al., 1995)

30

Quanto a defuzzificao, Gomide et al., (1995) dizem que,

A interface de defuzzificao transforma as aes de controle fuzzy inferidas em aes de controle no-fuzzy. Em seguida, efetua um escalamento, de modo a compatibilizar os valores normalizados vindos do passo anterior com os valores dos universos de discurso reais das

variveis. (GOMIDE et. al., 1995)

Em outras palavras, na defuzzificao temos o processo inverso da

fuzzificao, ou seja, as variveis lingusticas de sada inferidas pelas regras fuzzy

recebero valores discretos, tornando assim mais eficiente a anlise dos resultados.

3.4 INFERNCIA

Essa a etapa onde as proposies (regras) so definidas e analisadas

paralelamente. Em uma planta industrial, que visa transformar matria prima em

algum produto desejvel, temos a interao do fluxo energtico do sistema para que

o ocorra o processo. Essa interao implica em vrias operaes que devem ser

executadas atravs de regras de operao do sistema. Quando essas regras de

interao afetam os vetores de pertinncia dos respectivos conjuntos, deve-se

estabelecer regras que permitam combin-los, possibilitando assim que sejam feita

implicaes lgicas do tipo SE...ENTO...(SHAW, 1999).

A base de regras ser construda com base no conhecimento prtico

adquirido pelos operadores dos motores de induo, alm de utilizar dados dos

histricos de manuteno e anlise de vibraes. Assim, os principais problemas e

suas respectivas solues sero listados e daro forma a base de regras do sistema

fuzzy. Considerando que muitas estruturas de inferncia so teoricamente possveis,

portanto as configuraes na base de regras devem ser testadas a fim de otimizar o

desempenho do operador (MARAL, 2000). Portanto, para o sucesso no projeto de

controladores fuzzy, depende-se fortemente de mtodos empricos, porm o fato de

basear estrutura de inferncia no conhecimento de operadores faz com que haja um

desempenho melhor embutido nas regras.

Tem-se o esquema de funcionamento de um sistema fuzzy na Figura 3.

31

Figura 3 Esquema de funcionamento de um sistema fuzzy. FONTE: Tanscheit, PUC-Rio, p.10

Conforme a figura acima, os dados de entrada (valores exatos) passam

pelo fuzzificador que associar a elas valores lingusticos, formando assim o

conjunto fuzzy de entrada. Esses conjuntos fuzzy sero avaliados pela base de

regras, e fornecer uma resposta tambm na forma lingustica (conjunto de sada

fuzzy). O defuzzificador faz a converso dos conjuntos de sada fuzzy para valores

exatos, assim temos uma resposta precisa.

32

4 ESTUDO PARA AUXLIO A TOMADA DE DECISO DE MOTORES DE INDUO TRIFSICO

Esse captulo trata sobre o desenvolvimento de um sistema fuzzy para

auxiliar a tomada de deciso quanto a manuteno de motores de induo trifsico

baseados no seu histrico de manuteno, na anlise de vibrao e anlise de

temperatura, detectando assim modificaes incipientes no perfil de funcionamento

da mquina. Entende-se como modificao incipiente, mudana de estado de

funcionamento de mquinas rotativas tendo como referncia o padro de

normalidade de funcionamento estabelecido para a mquina (MARAL, 2000).

Ento, tendo as amplitudes de vibrao normais da mquina e os nveis de

temperatura, pode-se efetuar um diagnstico sobre o estado do motor quando

ocorre uma variao nessas variveis.

4.1 O SISTEMA DE MANUTENO NA DASA

Como j dito, a DASA utiliza da anlise de temperatura e da anlise de

vibraes como tcnicas de manuteno preditiva para monitorar seus

equipamentos, podendo assim detectar qualquer anomalia que caracterize uma

falha.

A anlise de vibraes feita pela empresa utiliza o analisador/balanceador

TEKNIKAO NK 600 (Figura 4) que capta os sinais de vibrao atravs de um sensor

de deslocamento. A vibrao captada dos dois lados do motor (lado do

acoplamento e lado oposto ao acoplamento) e medida em trs direes: vertical,

horizontal e axial (Ver Anexo A Roteiro Para Anlise De Vibraes Utilizados Pela

DASA). J a anlise de temperatura feita apenas utilizando um sensor manual que

capta a temperatura do equipamento mostrando sua amplitude. Essas medies so

feitas em trs locais do motor: lado acoplado, carcaa e lado oposto ao

acoplamento.

33

Figura 4 Analisador/Balanceador NK 600 sendo utilizado no lado oposto ao acoplamento (posio vertical)

A anlise de temperatura efetuada pela empresa se d atravs de um

termmetro infravermelho onde a unidade de infravermelho sensibilizada pela

energia emitida, refletida e transmitida, que for focalizada no detector. O circuito

eletrnico converte a energia recebida em uma leitura que exibida no visor do

termmetro, onde so coletadas as medidas no lado do acoplamento, lado oposto

ao acoplamento e na carcaa do motor.

Aps coletados, esses dados so tabelados e enviados para o responsvel

por arquivar e expor esses dados na forma de grficos em uma planilha. Aps esse

processo que o responsvel pela manuteno ir ter acesso a esses dados e

poder definir se h algum tipo de anomalia com aquele equipamento levando em

considerao tambm o seu histrico de manuteno (Anexo B Dados fornecidos

pela DASA). Esse processo pode ser observado na Figura 5.

34

Figura 5 Esquema de procedimentos da manuteno preditiva efetuada na DASA

Nota-se que nesse processo, o responsvel pela manuteno o terceiro

indivduo a ter acesso aos dados do equipamento referentes as anlises, e para que

esses dados cheguem a ele, existe um intervalo de tempo relativamente grande.

Desta forma, esse estudo visa diminuir o tempo gasto nesse processo, possibilitando

que os dados possam ser analisados imediatamente aps a coleta, e permitindo que

o responsvel pela manuteno tenha um parecer sobre o estado do motor e possa

decidir se ele deve ou no parar para manuteno.

Alm de diminuir o tempo gasto entre a constatao de uma falha e a

definio da ao com relao a manuteno, esse estudo tambm propicia a

padronizao da tomada de deciso. Caso exista dois ou mais responsveis pela

manuteno dentro da empresa, estes tem a mesma base de referncia para a

tomada de decises, assim pode-se evitar que o mesmo tipo de anomalia tenha

diferentes tomadas de decises.

4.2 ESTRUTURA DO SISTEMA FUZZY

O sistema fuzzy, foi utilizado, pois alm de propiciar uma resposta mais

rpida, tambm trabalha com variveis imprecisas, como o caso. Uma leve

alterao na vibrao da mquina pode classificar no somente um tipo de anomalia

ou sintoma, podendo assim haver incertezas quanto a indicao das falhas. A seguir

temos um esquema do sistema fuzzy (Figura 6).

Indivduo 1

Anlise de Vibraes

Anlise de Temperatura

Indivduo 2

Planilha

Grficos

Arquivo

Indivduo 3

Responsvel pela manuteno

Medida a ser tomada

35

Figura 6 Esquema do sistema fuzzy.

Na primeira etapa temos a aquisio de dados pela anlise de vibraes e

de temperatura, onde esses dados sero fuzzificados e analisados pela base de

regras do sistema fuzzy. A base de regras nos fornecer uma resposta, conforme os

dados de entrada, que ser defuzzificada e mostrar um diagnstico sobre o estado

do equipamento.

Atravs dos dados fornecidos pela anlise de vibrao e temperatura, pode-

se definir as variveis do sistema fuzzy que esto representadas nas Tabelas 5

(Entradas do sistema fuzzy).

Tabela 5 - Entradas do Sistema Fuzzy

ENTRADAS

Vibrao do lado do acoplamento Posio Vertical (V.A_V)

Vibrao do lado do acoplamento Posio Horizontal (V.A_H)

Vibrao do lado do acoplamento Posio Axial (V.A_A)

Vibrao do lado oposto ao acoplamento Posio Vertical (V.O.A_V)

Vibrao do lado oposto ao acoplamento Posio Horizontal (V.O.A_H)

Vibrao do lado oposto ao acoplamento Posio Axial (V.O.A_A)

Temperatura

Histrico de Manuteno

36

As sadas do sistema fuzzy esto listadas na Tabela 6.

Tabela 6 - Sadas do Sistema Fuzzy

SADAS

Nvel de Vibrao

Diagnstico

Sendo assim, utilizando o toolbox do Matlab (Fuzzy Logic), pode-se

representar a estrutura fuzzy atravs da Figura 7.

Figura 7 Esquema da estrutura fuzzy.

4.2.1 Funes Pertinncias

As funes pertinncias da estrutura foram dimensionadas utilizando o

conhecimento e a experincia dos responsveis pela manuteno da empresa. A

DASA tem adotado como padro certos nveis de vibrao e temperatura para que

assim seja mais fcil diagnosticar variaes em suas anlises. Os nveis de vibrao

podem ser encontrados na Figura 8, e os nveis de temperatura na Figura 9.

System FuzzY: 8 inputs, 2 outputs, 32 rules

VibraaoLA

V (3)

VibraoLA

H (3)

VibraoLA

A (3)

VibraoLOA

V (3)

VibraoLOA

H (3)

VibraoLOA

A (3)

Temperatura (3)

Histricode

Manuteno (3)

Nvel__de___Vibrao (3)

Diagnstico (4)

FuzzY

(mamdani)

32 rules

37

Figura 8 Nveis de vibrao adotados pela DASA.

Figura 9 Nveis de temperatura adotados pela DASA.

A partir desses nveis de vibrao e temperatura consegue-se estruturar as

funes pertinncia do sistema fuzzy. Com a fuzzificao das variveis de vibrao

do lado acoplado (V.A) e no acoplado (V.O.A), passamos a ter as seguintes

variveis lingsticas: Baixo, para nveis de vibrao que variam no intervalo [0,2-2]

mm/s; Mdio para o intervalo [2-4] mm/s; e Alto para valores maiores que 4 mm/s. O

universo de discurso dos nveis de vibrao se iniciam em 0,2 mm/s pois foi

38

considerado o nvel de vibrao do motor operando em vazio e sem nenhum tipo de

anomalia presente, conforme a Figura 10.

Figura 10 Funo Pertinncia das variveis de entrada (V.A_V, V.A_H, V.A_A, V.O.A_V,

V.O.A_H e V.O.A_A)

Figura 11 Funo Pertinncia da varivel de entrada (Temperatura)

Outra varivel a ser monitorada, a temperatura, teve o universo de discurso

definido como: Baixa para valores de [25-45] C; Mdia para valores [45-55] C; e

Alta para temperaturas superiores a 55 C, conforme a Figura 11. O universo de

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

VibraaoLA

V

Degre

e o

f m

em

bers

hip

Baixo Mdio Alto

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Temperatura

Degre

e o

f m

em

bers

hip

Baixa Mdia Alta

39

discurso da temperatura se inicia em 25C, pois foi considerado que o motor est

sob influncia da temperatura ambiente.

Com relao ao histrico de manuteno, foi utilizada uma escala de [0 10]

para a definio do universo de discurso, onde de [0 3] foi considerado como sendo

Baixa; para valores de [3 7] Mdia; e para valores maiores que [7] foi considerada

Alta, conforme a Figura 12. Para cada tipo de motor, o histrico de manuteno ter

uma associao diferente, pois o as condies de carga de cada um afetam no seu

rendimento e posteriormente no nmero de intervenes que sero feitas no

equipamento. Sendo assim, cabe ao responsvel pela manuteno efetuar um

diagnstico quanto ao histrico de manuteno de cada equipamento dizendo se ele

Baixo, Mdio ou Alto em cada anlise.

Figura 12 Funo Pertinncia da varivel de entrada (Histrico de Manuteno)

As funes pertinncia referentes as sadas do sistema, foram

dimensionadas de modo similar as entradas, onde tiveram como base a anlise de

vibrao e o conhecimento dos especialistas. Para a sada Nvel de Vibrao foram

adotados os mesmos valores padres utilizados pela empresa DASA (Figura 13),

assim como nas variveis de entrada, afim de que o sistema fuzzy pudesse analisar

os sinais de vibrao do equipamento e dizer se a vibrao de modo geral est

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Histricode

Manuteno

Degre

e o

f m

em

bers

hip

Baixa Mdia Alta

40

Baixa, Mdia ou Alta. Sendo assim temos: para Baixo para o intervalo [0-2] mm/s;

Mdio para o intervalo [2-4] mm/s; e Alto para valores maiores que 4 mm/s.

Figura 13 Funo Pertinncia da varivel de sada (Nvel de Vibrao)

J a sada Diagnstico teve a seguinte valores associados ao universo de

discurso: Perigo para o intervalo [0-30]; Manuteno quando o intervalo for [30-50];

Ateno [50-70]; e Normal para valores entre [70-100], como pode-se observar na

Figura 14.

Figura 14 Funo Pertinncia da varivel de sada (Diagnstico)

-1 0 1 2 3 4 5 6

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Nvel__de___Vibrao

Degre

e o

f m

em

bers

hip

Baixo Mdio Alto

0 20 40 60 80 100

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Diagnstico

Degre

e o

f m

em

bers

hip

Perigo Ateno NormalManuteno

41

4.2.2 A base de regras (Inferncia)

O trabalho foi modelado baseando-se no mtodo heurstico, que se

caracteriza pela realizao de uma tarefa a partir da experincia prvia, no

conhecimento prtico e estratgias normalmente utilizadas, que pode-se expressar

da seguinte forma:

Assim, para cada situao de falha no motor (Condio), tem-se um

diagnstico (Conseqncia). Porm, ao invs de nmeros reais, as entradas e

sadas foram descritas atravs de variveis lingsticas da forma:

onde, amplitude de vibrao no lado acoplado do motor na posio

horizontal e T a temperatura. Algumas das regras do sistema fuzzy podem ser

observadas na Tabela 7.

Tabela 7 - Algumas das Regras do Sistema Fuzzy

Reg. V.A_H V.A_V V.A_A V.O.A_H V.O.A_V V.O.A_A TEMP. HIST. Vibra. Diagns.

1 Baixo Baixo Baixo Baixo Baixo Baixo Baixo Baixo Baixo Normal

2 Alto Alto Alto Alto Alto Alto Alto Alto Alto Manuten.

3 Alto Alto Alto Alto Alto Alto X X Alto Perigo

7 Mdio Mdio Mdio Mdio Mdio Mdio X X Mdio Ateno

12 X X X X X X Alta X X Manuten.

17 Alto Alto X X X X X X Alto Perigo

32 Alto Alto Alto X X X X X Alto Perigo Obs: A estrutura completa da base de regras fuzzy do sistema pode ser observada no Anexo C.

A estrutura de regras foi formulada com base no conhecimento de pessoas

ligadas a manuteno dos equipamentos da empresa, onde foi extrado o maior

volume possvel de informaes que relacionassem os nveis de vibrao e suas

possveis causas. Conhecendo essas informaes e quais as devidas medidas a

42

serem tomadas para cada caso, pode-se estabelecer a base de regras que ao

associar as variveis de entrada, fornece uma resposta que auxilia o responsvel de

manuteno a tomar a melhor medida cabvel para cada caso.

Para formulao das regras, foram utilizados os operadores And e Or,

como pode ser notado na Tabela 7 para algumas regras. Por exemplo, a regra 1

associa as variveis de entrada utilizando o operador And de forma que se todas

elas apresentarem estado Baixo, a resposta ser Baixo para nvel de vibrao e

Normal para o diagnstico. J a regra 2 associa as variveis de entrada utilizando

o operador Or, onde se apenas uma entrada apresentar estado Alto, a resposta

nvel de vibrao ser Alto e o diagnstico ser Manuteno.

Algumas regras tiveram pesos associados a elas, a fim de otimiz-las e fazer

com que elas alcanassem o maior range de diagnstico possvel. Por exemplo,

para trs variveis de vibrao no nvel Alto, temos a situao de Perigo

(observar regra 32 na Tabela 7) , assim como para duas variveis tambm ser

associada a situao Perigo se elas estiverem Altas (regra 17), porm com uma

intensidade menor. Assim podemos associar peso 1 para as regras que associam

trs variveis, e peso 0,7 para as regras que associam duas variveis, j que eles

tero a mesma resposta.

43

5 RESULTADOS

Esse captulo contm a apresentao de resultados da lgica implementada,

buscando tambm a validao do sistema. O conceito de validao segundo a ISO

17025 pode ser descrito como: Confirmao por testes e apresentao de

evidncias objetivas de que determinados requisitos so preenchidos para um dado

uso intencional (ISO 17025, 2005).

Ento, atravs dos dados fornecidos dela DASA pode-se observar a

estrutura tem um bom desempenho seguindo as necessidades da empresa. Para

isso foi definido quatro tipos de situaes em que um MIT pode ser encontrado

dentro do ambiente fabril:

1. Situao de Funcionamento Normal;

2. Situao de Ateno;

3. Situao de Manuteno;

4. Situao de Perigo;

Para a simulao de Situao de funcionamento Normal, utilizou-se os

dados referente ao Motor Bomba do Trocador de Calor das Dornas (Anexo 2) do dia

08 de maio de 2012 conforme a Tabela 8.

Tabela 8 - Nveis de Vibrao do Motor Bomba do Trocador de Calor das Dornas

Vibrao L.A Vibrao L.O.A Temperatura

Limites Max 4 4 4 4 4 4 55 55 55

Data V.L.A H.L.A A.L.A V.L.O.A H.L.O.A A.L.O.A L.A CARCAA L.O.A

08/05/2012 0,986 0,993 1,19 0,689 0,695 1,35 36 36 26

Atravs desses dados tem-se tambm que, segundo o histrico de

manuteno deste equipamento o nmero de intervenes efetuadas

relativamente pequeno (duas intervenes em um perodo de quatro anos),

permitindo dizer que o Histrico de Manuteno Baixo. Assim o diagnstico de

sada do controlador pode ser observado na Figura 15.

44

Figura 15 Resposta do Controlador indicando uma Situao Normal

Conforme pode se observar na Figura 15, os nveis de vibrao esto

baixos, assim como a temperatura, sendo que a sada Nvel de Vibrao exibe um

nvel tambm baixo e o diagnstico normal. Pode-se observar que para menores

valores de entrada, menor ser a sada Nvel de Vibrao, assim, o diagnstico

ser normal.

Para simulao de Ateno, foram utilizados os dados do Motor da Esteira

de Borracha da Moenda (Anexo 2) referente ao dia 13 de junho de 2012, conforme a

Tabela 9.

Tabela 9 - Nveis de Vibrao do Motor da Esteira de Borracha da Moenda


Limites Max 4 4 4 4 4 4 55 55 55

Data V H A V H A L.A CARCAA L.O.A

13/06/2012 2,25 1,99 2,09 2,2 3,45 2,71 36 40 29

Os dados de manuteno deste motor mostram que trata-se de um

equipamento que apresenta variaes nas medies. A partir disso conclui-se que o

nmero de intervenes feitas sobre esse motor no pode ser considerado Baixo

podendo-se atribuir que a taxa de manuteno deste equipamento Mdio. A

resposta do controlador para esta situao pode ser observada na Figura 16.

45

Figura 16 Resposta do Controlador indicando uma Situao de Ateno

A partir da Figura 16, observa-se que ao se aumentar os nveis de vibrao,

tem-se um aumento na sada Nvel de Vibrao, juntamente com o aumento das

entradas Temperatura e Histrico de Manuteno. Desta forma, observa-se que o

diagnstico decresceu para um valor que indica estado de Ateno.

Na situao onde faz-se necessrio a Manuteno, foram utilizados os

dados do mesmo Motor da Esteira de Borracha da Moenda (Anexo 2), porm foram

utilizadas as medies do dia 15 de outubro de 2012, conforme Tabela 10.

Tabela 10 - Nveis de Vibrao do Motor da Esteira de Borracha da Moenda


Limites Max 4 4 4 4 4 4 55 55 55


15/10/2012 3,95 3,74 2,96 3,7 3,35 3,25 35 40 29

Assumindo ainda o valor Mdio para a varivel Histrico de Manuteno,

foram obtidas as seguintes respostas do controlador na Figura 17.

46

Figura 17 Resposta do Controlador indicando uma Situao de Manuteno

A figura mostra que com o aumento dos valores de entrada, a sada Nvel de

Vibrao, passa a indicar estado Alto. Assim, o valor do diagnstico decresce,

gerando como resposta a necessidade de Manuteno.

Por fim apresenta-se a situao Perigo, onde para simulao foram utilizados

os dados do Motor do Compressor de Ar, referentes ao dia 23 de setembro de 2012,

conforme a Tabela 11.

Tabela 11 - Nveis de Vibrao do Motor do Compressor de Ar

Neste caso tem-se diversas variaes nas medies de vibrao indicando

que o nmero de intervenes sobre esse equipamento grande, sendo assim o

Histrico de Manuteno ser Alto e a resposta para esse tipo de situao pode

ser observado na Figura 18.


Limites Max 4 4 4 4 4 4 55 55 55


23/07/2012 4,61 3,78 4,77 4,35 10 3,85 55 56 45

47

Figura 18 Resposta do Controlador indicando uma Situao de Perigo

Nesse estado, o motor apresenta todos os valores de entrada como sendo

Alto, sendo assim a sada Nvel de Vibrao tambm apresenta valor Alto e o

Diagnstico tem seu valor reduzido novamente, chegando ao estado de Perigo.

Pode-se observar atravs desses tipos de situaes que, a sada Nvel de

Vibrao est diretamente ligada as amplitudes de vibrao do motor, sendo que

conforme as entradas de vibrao aumentam, o valor dessa sada tambm aumenta.

J o Diagnstico ocorre o inverso, onde quanto maior os valores de entrada do

controlador, menor ser a resposta obtida.

48

6 CONCLUSO

Esse trabalho apresentou um estudo para auxiliar o processo de tomada de

deciso quanto manuteno de motores de induo trifsicos. Para desenvolver

esse estudo, foram utilizados dados reais de motores fornecidos pela DASA -

Destilaria Americana S.A., na qual foram levados em conta os dados da anlise de

vibrao, temperatura e histrico de manuteno desses motores.

Com isso, foram levantados conceitos de Engenharia de Manuteno, como

os tipos de manuteno e as tcnicas existentes. Foi dada nfase a manuteno

preditiva devido ao fato de possuir um melhor custo/benefcio do que os outros tipos

de manuteno alm de que a empresa onde o trabalho foi desenvolvido j

desempenha esse tipo de manuteno atravs da anlise de vibraes.

Tambm foi levantado a utilizao de lgica fuzzy no processo de tomada de

decises, onde definiu-se que para a aplicao em estudo, esse tipo de lgica teria

um melhor desempenho. Tal afirmao se deve ao fato da lgica trabalhar com a

incerteza e a impreciso e ser muito difcil de estabelecer um modelo matemtico

para processos industriais. Alm disso, foi levado em considerao o fato de que

essa a lgica no necessita de um banco de dados amplo, ao contrrio de outras

lgicas (redes neurais, por exemplo).

Assim, atravs do Toolbox do Matlab foi possvel elaborar uma estrutura que

utiliza como variveis de entrada os nveis de vibrao do lado acoplado e lado

oposto ao acoplamento do motor, alm da temperatura e do histrico de

manuteno, fornecendo uma sada de vibrao e diagnstico. Porm a ferramenta

no pode ser concluda por questo de tempo, onde para ser caracterizada como

ferramenta, a estrutura fuzzy ainda necessita de uma interface grfica que facilite a

insero de dados bem como a visualizao de resultados.

Os resultados obtidos nesta aplicao foram satisfatrios, pois as regras da

estrutura fuzzy conseguiram expressar o conhecimento dos especialistas em

manuteno quanto as condies do motor com relao ao nvel de vibrao e

temperatura.

49

6.1 PERSPECTIVAS FUTURAS

As perspectivas futuras para esse trabalho esto listadas abaixo:

a) Houve interesse da empresa em dar continuidade a esse estudo

atravs da concluso da ferramenta, para assim implement-la em

seu sistema de manuteno. Para isso ser necessrio o

desenvolvimento de uma interface grfica alm de exportar a base de

regras para um software mais acessvel que o Matlab.

b) Desenvolver esta aplicao utilizando algum outro tipo de prtica

preditiva, como por exemplo, anlise de lubrificantes ou ensaios

eltricos, ao invs da anlise de vibrao.

c) Estudar a possibilidade de utilizao de algum outro tipo de Sistema

Inteligente ao invs da Lgica Fuzzy.

6.2 TRABALHOS PUBLICADOS

OLIVEIRA, Amadeus L. Lgica Fuzzy Como Ferramenta de Auxlio Para a Tomada de Deciso na Manuteno de Motores. SICITE XVII, Seminrio de iniciao cientifica e tecnolgica da UTFPR, Universidade Tecnolgica Federal do Paran, Curitiba, 2012.

50

REFERNCIAS

ALKMIN, Paulo A. R. Aplicao de Mtodos da Lgica Difusa na Definio de Sistemas Estruturais de Edifcios. 2007. 129 f. Dissertao (Mestrado em Engenharia Civil) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. Ouro Preto, 2007. ANDRADE, Lucas; ANTUNES, Vincius; NUNES, Lucas. Ensaio de Vibraes. 2009. 20 f. Trabalho acadmico (Curso de Engenharia Mecatrnica). Faculdades Integradas de So Paulo, So Paulo. 2009. ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 5462: Confiabilidade e Mantenabilidade. Rio de Janeiro, 1994. BACCARINI, L. M. R.. Deteco e diagnostico de falhas em motores de induo. 2005. 127f. Tese de Doutorado (Programa de Ps-Graduao em Engenharia Eltrica), Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2005. BELLINI, Alberto, FILIPPETTI, Fiorenzo, Tassoni, Carla, Capolino, G.-A. Advances in diagnostic techniques for induction machines. IEEE Transactions on Industrial Eletronics, vol. 55, n 12, pp. 4109-4126, 2008.

BRAGA, A. P.; CARVALHO, A. P. L. F.; LUDERMIR, T. B. Redes neurais artificiais: teoria e aplicaes. Rio de Janeiro: LTC, 2000. 262 p.

BONALDI, Erik; LACERDA, Levy E. O. Diagnstico de falha em motores de corrente contnua. In: Induscon VIII Conferncia Internacional de Aplicaes Industriais. De 17 a 20 de agosto de 2008. Poos de Calda.

CAMPOS, Mario M. de; SAITO, Kaku. Sistemas Inteligentes em Controle e Automao de Processos. Rio de Janeiro: Editora Cincia Moderna Ltda., 2004. CAMPOS, Vicente Falconi. Qualidade total: padronizao de empresas. Belo Horizonte: Fundao Christiano Ottoni, 1992. GODOY, Wagner Fontes; SILVA, Ivan Nunes ; GOEDTEL, Alessandro ; PALCIOS, Rodrigo Henrique C.. Fuzzy Logic Applied at Industrial Roasters in the Temperature Control. In: 11th IFAC Workshop on Intelligent Manufacturing Systems (IMS 13), 2013, So Paulo - Brasil.

51

GOMIDE, Fernando A. C.; GUDWIN, Ricardo R.; TANSCHEIT, Ricardo. Conceitos Fundamentais Da Teoria De Conjuntos Fuzzy, Lgica Fuzzy e Aplicaes. UNICAMP - Universidade Estadual de Campinas. Campinas, 1995. INTERNATIONAL STANDARD ORGANIZATION. ISO 10816-1:1995. Disponvel em Acesso em: 18 de jun. 2012. INTERNATIONAL STANDARD ORGANIZATION; General Requirements for the Competence of Testing and Calibration Laboratories, ISO/IEC 17025, 1999

KELLY A. e HARRIS, M. J., Administrao da Manuteno Industrial, Traduo de Maio Amora Ramos, Instituto Brasileiro de Petrleo, Titulo Original: Management of Industrial Maintenance, Rio de Janeiro, 1980. LIMA, Cludio Jos Teixeira de. Processo de Tomada de Deciso em Projetos de Explorao e Produo de Petrleo no Brasil: Uma Abordagem Utilizando Conjuntos Nebulosos. Rio de Janeiro: UFRJ COPPE, 2003. 141 p. Dissertao (Mestrado em Cincias em Planejamento Energtico) Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2003. MARAL, Rui F. M. Um Mtodo para Detectar Falhas Incipientes em mquinas rotativas baseado em Anlise de Vibraes e Lgica Fuzzy. 2000. 116 f. Tese (Doutorado em Engenharia Eltrica) Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2000. MENDONA, Mrcio. Uma Contribuio ao Desenvolvimento de Sistemas Inteligentes Utilizando Redes Cognitivas Dinmicas. Curitiba: UTFPR, 2011. 179 p. Dissertao (Doutorado em Engenharia de Automao e Sistemas Universidade Tecnolgica Federal do Paran, 2011. MORO, Noberto; AURAS, Andr Paegle. Introduo Gesto da Manuteno. Centro Federal de Educao Tecnolgica de Santa Catarina. Florianpolis: 2007. 33 p. MOTORES DE INDUO. Disponvel em: . Acesso em: 05 Jun. 2012. REZENDE, Solange O. Sistemas Inteligentes: Fundamentos e aplicaes. Barueri-SP: Manole: 2005.

52

SEELING, Marcelo X. Desenvolvimento de um sistema de gesto da manuteno em uma empresa de alimentos do Rio Grande do Sul. 2000. 174 f. Monografia (Ps-Graduao em Engenharia de Produo) - Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, 2000. SHAW, Ian S.; SIMES, Marcelo G. Controle e Modelagem Fuzzy. So Paulo: Editora Edgard Blucher Ltda, 1999. SOUZA, Ricardo G. F. de. Desenvolvimento do sistema de implantao e gesto da manuteno. 1999. 112 f. Monografia (Ps-Graduao em Engenharia de Produo) - Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, 1999. TANSCHEIT, Ricardo. Fundamentos de Lgica Fuzzy e Controle Fuzzy. DEE PUC Rio de Janeiro, 2003. VERUCCHI, C.J; ACOSTA, G.G. Fault detection and diagnosis techniques in induction electrical machines. Latin America Transactions, IEEE (Revista IEEE America Latina) 5(1): 41-49, 2007. WEG S. A. DT-6: Motores eltricos assncronos de alta tenso. Blumenau: Weg, [2010]. p. 9.

53

ANEXO A - Roteiro para Anlise de Vibraes Utilizado pela DASA Destilaria Americana S.A.

54

Tabela 12 - Roteiro para Anlise de Vibraes Utilizado pela DASA

ANLISE DE VIBRAO EXECUTANTE

ELTRICA DATA HORA

60 CV MOTOR DE ELEVACAO DO BALANCAO DO HILLO - N 1

ANLISE DE VIBRAO V H A

10 VIBRAO LADO DO ACOPLAMENTO

20 VIBRAO LADO OPOSTO DO ACOPLAMENTO

30 ROLAMENTO LADO DO ACOPLAMENTO

40 ROLAMENTO LADO OPOSTO DO ACOPLAMENTO

TEMPERATURA EM C LA CARCAA LOA

TAMPA DEFLETORA EST LIMPA?

55 CV MOTOR DE ELEVAO DO BALANO DO HILLO N 02








100 CV MOTOR DA MESA ALIMENTADORA 50








55

ANEXO B - Dados da Anlise de Vibraes Fornecidos pela DASA Destilaria Americana S.A.

56

MTE307 Motor da Bomba do Trocador de Calor das Dornas 7 e 8

Fabricante WEG

Rotao(RPM) 1190

Potncia (CV) 200

Intervenes

07/12/2008 REVISO GERAL E TROCA DE ROLAMENTOS


Tabela 13 - Nveis de Vibrao do Motor Bomba do Trocador de Calor das Dornas 7 e 8


Limites Max 4 4 4 4 4 4 55 55 55

Data V.L.A H.L.A A.L.A V.L.O.A H.L.O.A A.L.O.A L.A CARCAA L.O.A

14/09/2010 0 0 0 0 0 0

21/09/2010 1,62 0,993 2,27 1,47 1,09 1,98 58,5 56 34,5

21/10/2010 1,7 1,46 2,48 1,4 1,23 1,3 53 48 29,5

20/04/2011 0,8 0,703 1,07 1,05 0,74 0,95

19/04/2012 1,02 1 1,1 1 0,86 0,88 40 40 28

24/04/2012 0,72 0,837 0,913 1,82 1,03 1,07 45 45 29

08/05/2012 0,986 0,993 1,19 0,689 0,695 1,35 36 36 26

57

MTE217 Motor da Bomba Equipe n 02 de Alimentao de gua Caldeira

Fabricante WEG

Rotao(RPM) 3575

Potncia (CV) 250

Intervenes






Tabela 14 - Nveis de Vibrao do Motor Bomba da Alimentao de gua da Caldeira


Limites Max 4 4 4 4 4 4 55 55 55


03/09/2010 1,66 1,87 0,722 1,2 1,39 0,925 72 49,5 33

14/09/2010 1,55 1,82 0,773 1,16 1,73 0,707 64 46 36

21/09/2010 1,59 1,93 0,928 1,19 1,09 1,02 70 48,5 34

21/10/2010 1,69 1,16 0,85 1,28 1,2 0,529 73,5 49,5 36

20/04/2011 1,7 1,2 1,18 1,5 1,3 0,76

19/04/2012 1 1,2 1 1 1,7 1,3 46 40 36

24/04/2012 1,45 1,9 0,999 1,86 2,2 1,35 45 38 28

08/05/2012 1,06 1,74 1,18 1,16 1,68 1,16 45 42 31

19/05/2012 1,24 1,71 1,34 1,16 1,63 1,26 38 36 25

58

MTE217 Motor da Esteira de Borracha de Cana Desfibrada da Moenda - 54

Fabricante -

Rotao(RPM) -

Potncia (CV) 30

Tabela 15 - Nveis de Vibrao do Motor da Esteira de Borracha de Cana Desfibrada da Moenda


Limites Max 4 4 4 4 4 4 55 55 55


19/04/2012 2,8 3,5 2 3,3 3,3 2,8 33 33 28

24/04/2012 3,06 3,5 2,9 2,6 3,5 3,2 36 38 29

08/05/2012 6,14 9,2 2,6 4,8 5,85 5,18 45 37 28

19/05/2012 7,7 11,8 3,99 4,56 8,69 5,63 46 46 31

30/05/2012

13/06/2012 2,25 1,99 2,09 2,2 3,45 2,71 36 40 29

26/06/2012 3,01 5,73 2,99 3 6,36 3,62 35 38 28

29/06/2012 3,27 3,9 2,17 3,02 6,08 3,56 36 39 27

13/07/2012 3,1 2,45 2,02 2,38 2,88 3,12 32 35 25

16/07/2012 3,31 3,26 1,71 3,17 3,02 3,29 34 38 26

20/07/2012 2,72 2,93 2,28 2,54 3,45 3 36 39 26

23/07/2012 3,03 3,63 2 2,17 4,67 3,04 46 50 36

27/07/2012 3,05 3,79 2,49 2,14 3,51 3,52 45 50 36

31/07/2012

03/09/2012 2,7 4,6 2,7 2,7 4 3,1 49 57 32

18/09/2012 2,82 2,13 2,5 2,52 3,16 4,23 50 58 45

01/10/2012 4,22 1,97 2,77 4,1 4,2 3,22 45 49 36

15/10/2012 3,95 3,74 2,96 3,7 3,35 3,25 35 40 29

22/10/2012 3,59 5,43 3,27 3,11 6,03 4,29 38 41 26

20/11/2012 3,39 2,67 1,96 3,9 4,74 4,18 38 41 30

13/06/2013 3,9

6,1

40 40 40

14/06/2013

04/07/2013 3,6 3,5 2,8 4,6 4,4 4,2 36 40 27

59

Tabela 16 - Nveis de Vibrao do Motor do Compressor de Ar

MTE217 Motor do Compressor de Ar

Fabricante -

Rotao(RPM) -

Potncia (CV) 50


Limites Max 4 4 4 4 4 4 55 55 55


19/04/2012 9,7 9,26 3,7 3,4 10,5 2,6 53 53 43

24/04/2012 10 9,96 4,2 3,25 11,4 5,75 66 60 48

08/05/2012 10 8,85 5,37 5,74 11,1 5,75 44 39 35

19/05/2012 9,39 6,82 1,51 3,89 10,8 3,24 40 39 34

30/05/2012

13/06/2012 12,7 5,36 5,39 3,82 12,3 5,02 41 37 31

26/06/2012 12,4 6,63 6,01 4,28 13,9 1,76 45 48 38

29/06/2012 6,46 2,67 5,22 3,7 10,6 2,57 43 40 36

13/07/2012 6,9 2,12 5,63 4,28 11,4 2,73 36 40 30

16/07/2012 7,16 3,33 5,69 3,12 10,8 2,8 41 40 30

23/07/2012 4,61 3,78 4,77 4,35 10 3,85 55 56 45

27/07/2012 7,7 2,54 5,15 3,2 9,14 2,65 48 45 39

31/07/2012

03/09/1900 5,3 2,6 3,2 5,3 10,3 31 44 42 36

01/10/2012 10,5 6,6 5,81 3,45 11,1 5,9 52 52 41

15/10/1900 8,93 7,86 3,12 3,73 11 4,77 47 44 30

22/10/2012 0,915 6,34 3,3 3,32 11,3 2,97 58 51 41

20/11/2012 11 7,45 2,7 3,13 15,4 4,44 54 53 42

13/06/2013 3,6 3,8 3,2 4,3 2 2,2 39 40 29,5

14/06/2013

04/07/2013 3,1 3,3 2,2 3,2 2,4

48 46 35

60

ANEXO C - Base de Regras do Sistema Fuzzy

61

Tabela 17 Base de regras Fuzzy

Reg V.A_H V.A_V V.A_A V.O.A_H V.O.A_V V.O.A_A TEMP. HIST. Oper. Peso Vibra. Diagnstico

1 Baixo Baixo Baixo Baixo Baixo Baixo Baixo Baixo And 1 Baixo Normal

2 Alto Alto Alto Alto Alto Alto Alto Alto Or 1 Alto Manuteno

3 Alto Alto Alto Alto Alto Alto X X And 1 Alto Perigo

4 Alto Alto Alto X X X X X And 1 Alto Perigo

5 X X X Alto Alto Alto X X And 1 Alto Perigo

6 Alto Alto Alto Alto Alto Alto X X And 1 Alto Perigo

7 Mdio Mdio Mdio Mdio Mdio Mdio X X Or 1 Mdio Ateno

8 Mdio Mdio Mdio X X X X X And 1 Mdio Manuteno

9 X X X Mdio Mdio Mdio X X And 1 Mdio Manuteno

10 Mdio Mdio Mdio Mdio Mdio Mdio X X And 1 Mdio Manuteno

11 X X X X X X Mdia X And 0,4 X Manuteno

12 X X X X X X Alta X And 1 X Manuteno

13 X X X X X X X Mdio And 1 X Ateno

14 X X X X X X X Alto And 1 X Perigo

15 X X X X X X Baixa X And 0,3 X Normal

16 X X X X X X X Baixo And 0,2 X Normal

17 Alto Alto X X X X X X And 0,7 Alto Perigo

18 Alto X Alto X X X X X And 0,7 Alto Perigo

19 Alto X X Alto X X X X And 0,7 Alto Perigo

20 Alto X X X Alto X X X And 0,7 Alto Perigo

21 Alto X X X X Alto X X And 0,7 Alto Perigo

22 X Alto Alto X X X X X And 0,7 Alto Perigo

23 X Alto X Alto X X X X And 0,7 Alto Perigo

24 X Alto X X Alto X X X And 0,7 Alto Perigo

25 X Alto X X X Alto X X And 0,7 Alto Perigo

26 X X Alto Alto X X X X And 0,7 Alto Perigo

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32 Alto Alto Alto X X X X X And 1 Alto Perigo

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40 Alto X X Alto X Alto X X And 1 Alto Perigo

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TCC - Lógica Fuzzy - Análise de Vibração - Versão Final

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