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Esse trabalho apresenta uma aplicação da lógica fuzzy no auxílio do processo de tomada de decisão na manutenção de motores elétricos, baseando-se na técnica preditiva de análise de vibrações, análise de temperatura e no histórico de manutenção desses equipamentos. O estudo consiste na utilização de dados obtidos através do histórico de manutenção, análise de vibração e temperatura além do conhecimento dos especialistas responsáveis pela operação e manutenção dos equipamentos, para a elaboração de uma base de regras. Através desse estudo será possível um diagnóstico rápido sobre o estado do equipamento, auxiliando o responsável da manutenção a tomar decisões de forma mais ágil e consequentemente aumentando a disponibilidade e a confiabilidade dos processos e equipamentos.
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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
AMADEUS LINCON DE OLIVEIRA
ESTUDO DE APOIO A TOMADA DE DECISO EM PROCESSO DE
MANUTENO BASEADA EM LGICA FUZZY
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
AMADEUS LINCON DE OLIVEIRA
ESTUDO DE APOIO A TOMADA DE DECISO EM PROCESSO DE
MANUTENO BASEADA EM LGICA FUZZY
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
Vibrao L.A Vibrao L.O.A Temperatura
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
Vibrao L.A Vibrao L.O.A Temperatura
Limites Max 4 4 4 4 4 4 55 55 55
Data V H A V H A L.A CARCAA L.O.A
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.
Vibrao L.A Vibrao L.O.A Temperatura
Limites Max 4 4 4 4 4 4 55 55 55
Data V H A V H A L.A CARCAA L.O.A
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
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?
100 CV MOTOR DA MESA ALIMENTADORA 50
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
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
24/01/2012 REVISO GERAL E TROCA DE ROLAMENTOS
Tabela 13 - Nveis de Vibrao do Motor Bomba do Trocador de Calor das Dornas 7 e 8
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
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
20/01/2009 REVISO GERAL E TROCA DE ROLAMENTOS
12/02/2010 REVISO GERAL E TROCA DE ROLAMENTOS
31/01/2011 REVISO GERAL E TROCA DE ROLAMENTOS
07/06/2011 REVISO GERAL E TROCA DE ROLAMENTOS
15/03/2013 REVISO GERAL E TROCA DE ROLAMENTOS
Tabela 14 - Nveis de Vibrao do Motor Bomba da Alimentao de gua da Caldeira
Vibrao L.A Vibrao L.O.A Temperatura
Limites Max 4 4 4 4 4 4 55 55 55
Data V H A V H A L.A CARCAA L.O.A
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
Vibrao L.A Vibrao L.O.A Temperatura
Limites Max 4 4 4 4 4 4 55 55 55
Data V H A V H A L.A CARCAA L.O.A
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
Vibrao L.A Vibrao L.O.A Temperatura
Limites Max 4 4 4 4 4 4 55 55 55
Data V H A V H A L.A CARCAA L.O.A
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
27 X X Alto X Alto X X X And 0,7 Alto Perigo
28 X X Alto X X Alto X X And 0,7 Alto Perigo
29 X X X Alto Alto X X X And 0,7 Alto Perigo
30 X X X Alto X Alto X X And 0,7 Alto Perigo
31 X X X X Alto Alto X X And 0,7 Alto Perigo
32 Alto Alto Alto X X X X X And 1 Alto Perigo
33 Alto Alto X Alto X X X X And 1 Alto Perigo
34 Alto Alto X X Alto X X X And 1 Alto Perigo
35 Alto Alto X X X Alto X X And 1 Alto Perigo
36 Alto X Alto Alto X X X X And 1 Alto Perigo
62
37 Alto X Alto X Alto X X X And 1 Alto Perigo
38 Alto X Alto X X Alto X X And 1 Alto Perigo
39 Alto X X Alto Alto X X X And 1 Alto Perigo
40 Alto X X Alto X Alto X X And 1 Alto Perigo
41 Alto X X X Alto Alto X X And 1 Alto Perigo
42 X Alto Alto Alto X X X X And 1 Alto Perigo
43 X Alto Alto X Alto X X X And 1 Alto Perigo
44 X Alto Alto X X Alto X X And 1 Alto Perigo
45 X X Alto Alto Alto X X X And 1 Alto Perigo
46 X X Alto Alto X Alto X X And 1 Alto Perigo
47 X X X Alto Alto Alto X X And 1 Alto Perigo