UTILIZAÇÃO DA ANÁLISE DE ÓLEO LUBRIFICANTE COMO PARTE …

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE TECNOLOGIA

CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

UTILIZAÇÃO DA ANÁLISE DE ÓLEO LUBRIFICANTE

COMO PARTE DO PROGRAMA DE MANUTENÇÃO

PREDITIVA DE MÁQUINAS DE TRAÇÃO

ENGRENADAS

CLARA MAIA DE CARVALHO

NATAL- RN, 2021







ENGRENADAS


Trabalho de Conclusão de Curso

apresentado ao curso de Engenharia

Mecânica da Universidade Federal do

Rio Grande do Norte como parte dos

requisitos para a obtenção do título de

Engenheiro Mecânico, orientado pela

Profa. Dra. Salete Martins Alves.

NATAL - RN

2021







ENGRENADAS


Banca Examinadora do Trabalho de Conclusão de Curso

Profa. Dra. Salete Martins Alves ___________________________

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Orientador

Prof. Dr. João Wanderley Rodrigues Pereira ___________________________

Universidade Federal do Rio Grande do Norte – Avaliador Interno

Priscila Medeiros Santandrea ___________________________

Avaliador Externo

NATAL, 04 de março de 2021.

i

Agradecimentos

Agradeço, primeiramente, a Deus, pela força e coragem durante toda essa

longa caminhada. Aos meus pais, Hélio e Magna, pelo apoio e motivação diária, e a

minha irmã, Nayanne, pela inspiração para seguir o caminho da engenharia.

Aos meus colegas de curso, que se tornaram minha família ao longo desses

anos, Gabriela, Priscila, Thaís, Djalma, Átila, Andressa, Daniel, João Paulo e

Jonathan. Obrigada pelo ciclo de motivação, tardes de estudo e momentos de

descontração entre as aulas.

A Equipe Car-Kará Baja SAE, por me ensinar tanto, não somente de

engenharia, mas de união, companheirismo e reciprocidade. Agradeço especialmente

aos membros Dayse, Sarah, Pablo, Matheus Gabriel, Henrique, Gustavo, Rodrigo,

Guilherme, Victor Vanelli e João Neto. Voa Car-Kará!

Aos meus colegas de estágio e trabalho: Flávia, Laura, Rafaell, Gabriel,

Fabiana, Patrício Bruno, Paulo Alexandre e Eduardo Biazetto. A equipe de reparo:

Edson, Manoel, Wilkerson e Wandson. Obrigada por contribuírem com meu

crescimento profissional e por me ensinarem tanto!

A minhas amigas Eugenia, Joice, Daiane, Lays, e suas miniaturas, Davi e

Isabel, por toda compreensão, apoio e suporte ao longo dos anos. Saber que, apesar

da distância física, a amizade não mudou e que meu porto seguro se manteve, é um

grande presente. Gratidão por tanto!

Por fim, a Universidade Federal do Rio Grande do Norte e, em especial, ao

corpo docente dos cursos de Ciências e Tecnologia e Engenharia Mecânica. À

professora Salete, pelo suporte e empenho dedicado à elaboração desse trabalho.

ii

Carvalho, C. M. UTILIZAÇÃO DA ANÁLISE DE ÓLEO LUBRIFICANTE COMO

PARTE DO PROGRAMA DE MANUTENÇÃO PREDITIVA DE MÁQUINAS DE

TRAÇÃO ENGRENADAS. 2020. 36 p. Trabalho de Conclusão de Curso

(Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Rio Grande do

Norte, Natal-RN, 2020.

Resumo

A indisponibilidade de um equipamento como o elevador causa ao seu

usuário grandes contratempos e insatisfação, sendo esse o maior desafio das

empresas prestadoras de serviço de manutenção, que devem assegurar a

disponibilidade do equipamento, com segurança, continuamente. O presente

trabalho trata da elaboração de um plano de manutenção preditiva, através da

análise de óleo lubrificante de máquinas de tração engrenadas. Com o objetivo de

assegurar maior criticidade e respaldo nas ações envolvendo o óleo lubrificante,

proporcionando também maior disponibilidade do equipamento, o trabalho

apresenta o procedimento e material necessário para a realização da coleta das

amostras de óleo, seguindo pela apresentação dos ensaios que deverão ser

realizados. As possíveis causas e efeitos das variações das características físico-

químicas analisadas também são apresentadas. A utilização do banco de dados e

de ferramentas de gestão à vista apresentados proporcionarão a equipe técnica o

fácil acesso as informações necessárias para as tomadas de decisão. Por fim, é

apresentado o plano de manutenção preditiva elaborado, contendo etapas claras,

bem definidas e de fácil implementação.

Palavras-chave: Manutenção, elevador, lubrificante, disponibilidade

iii

Carvalho, C. M. USE OF LUBRICATING OIL ANALYSIS AS PART OF THE

PREDICTIVE MAINTENANCE PROGRAM FOR GEAR TRACTION MACHINES.

2020. 36 p. Conclusion work project (Graduate in Mechanical Engineering) -

Federal University of Rio Grande do Norte, Natal-RN, 2020.

Abstract

The unavailability of equipment such as the elevator causes its user great

discomfort and dissatisfaction, which is the biggest challenge for companies

providing maintenance services, which must ensure the availability of the

equipment, safely, continuously. The present work deals with the elaboration of a

predictive maintenance plan, through the analysis of lubricating oil of geared

traction machines. In order to ensure greater criticality and support in actions

involving lubricating oil, also providing greater availability of the equipment, the work

presents the procedure and material necessary to carry out the collection of oil

samples, following the presentation of the tests that must be performed. The

possible causes and effects of the variations in the physical-chemical

characteristics analyzed are also presented. The use of the database and tools of

sight management presented will provide the technical team with easy access to

the information necessary for decision making. Finally, the prepared predictive

maintenance plan is presented, containing clear, well-defined and easy to

implement steps.

Keywords: Maintenance, elevator, lubricant, availability

iv

Lista de Ilustrações

Figura 1 – Exemplos de transmissão por engrenagens. ______________________ 6

Figura 2 – Exemplo de montagem de pares de engrenagens cônicas. ___________ 7

Figura 3 – Redutor de velocidade com o conjunto coroa e eixo sem fim. _________ 8

Figura 4 – Estrutura básica de um elevador. _______________________________ 9

Figura 5 – Máquina de tração engrenada thyssenkrupp, modelo TW 130. _______ 10

Figura 6 – Etiqueta de identificação de amostra coletada. ____________________ 12

Figura 7 – Principais tipos de viscosímetros capilares. ______________________ 13

Figura 8 – Colorímetro Lovibond. _______________________________________ 14

Figura 9 – Esquema de bancada para obtenção de temperatura de ponto de fluidez.

_________________________________________________________________ 15

Figura 10 – Aparelho utilizado para ensaio de ponto de fulgor com vaso aberto. __ 15

Figura 11 – Aparelho utilizado para ensaio de ponto de fulgor com vaso fechado. _ 16

Figura 12 – Gabarito de corrosão de lâminas de cobre. _____________________ 16

Figura 13 – Gráfico “Curva da Asa”. _____________________________________ 17

Figura 14 – Tela inicial Oil Control. _____________________________________ 18

Figura 15 – Tela “Incluir Dados” Oil Control. ______________________________ 19

Figura 16 – Tela “Verificar Histórico” Oil Control. ___________________________ 20

Figura 17 – Relatório consolidado Oil Control. _____________________________ 20

Figura 18 – Visão Geral do Plano de Manutenção Preditiva __________________ 21

Figura 19 – Procedimento de coleta de amostra de óleo lubrificante. ___________ 22

Figura 20 – Gestão à vista: Acompanhamento de recolhimento de amostras. ____ 23

Figura 21 – Gestão à vista: Acompanhamento da evolução das características. __ 24

v

Lista de Tabelas

Tabela 1 – Custo US$/HP/ano por tipo de manutenção .............................................. 4

Tabela 2 – Propriedades físico-químicas Omala S2 G 680 ....................................... 25

Tabela 3 – Condições limítrofes das propriedades físico-químicas Omala S2 G 680

.................................................................................................................................. 25

vi

Sumário

Agradecimentos ............................................................................................... i

Resumo .......................................................................................................... ii

Abstract ......................................................................................................... iii

Lista de Ilustrações ........................................................................................ iv

Lista de Tabelas ............................................................................................. v

Sumário ......................................................................................................... vi

1 Introdução .................................................................................................... 1

2 Revisão Bibliográfica ................................................................................... 3

2.1 Manutenção .......................................................................................... 3

2.2 Lubrificantes .......................................................................................... 4

2.3 Análise de óleo lubrificante ................................................................... 5

2.4 Redutores mecânicos ........................................................................... 6

2.5 Equipamentos de transporte vertical ..................................................... 8

3 Metodologia ............................................................................................... 12

3.1 Procedimento para coleta de óleo ....................................................... 12

3.2 Ensaios ............................................................................................... 13

3.3 Banco de dados .................................................................................. 18

4 Resultados e Discussões .......................................................................... 21

4.1 Programa de manutenção preditiva .................................................... 21

5 Conclusões ................................................................................................ 27

6 Referências ............................................................................................... 28

1

1 Introdução

A utilização de elevadores, sejam eles residenciais ou comerciais, já está

inserida na rotina das pessoas. De acordo com a thyssenkrupp ®, no mundo mais de

12 milhões de elevadores fazem 7 bilhões de viagens e movem mais de 1 bilhão de

pessoas todos os dias. Todo o ano, necessárias intervenções de manutenção deixam

elevadores indisponíveis, de modo cumulativo, por um total de 190 milhões de horas.

Devido ao impacto que a indisponibilidade de um elevador gera, a capacidade

de antecipar a identificação de falhas e programar uma parada para correção, se torna

o grande diferencial para uma empresa prestadora de serviço de manutenção.

Segundo a Norma NBR-5462, a manutenção preditiva é aquela que permite

garantir uma qualidade de serviço desejada, com base na aplicação sistemática de

técnicas de análise, utilizando-se de meios de supervisão centralizados ou de

amostragem, para reduzir ao mínimo a manutenção preventiva e diminuir a

manutenção corretiva.

Na realização desse tipo de manutenção, é realizado registro e

acompanhamento de características, como:

- Alteração nos níveis de temperatura;

- Alteração no nível de vibração de equipamentos rotativos;

- Contaminação de óleos lubrificantes;

- Alteração no estado de superfície;

- Alteração nos níveis de pressão.

Atualmente, o procedimento para análise de óleo lubrificante de máquinas de

tração engrenadas, das empresas prestadoras de manutenção de elevadores,

consiste apenas em análises visuais da sua coloração, presença de impurezas e nível

no visor de óleo da máquina, assim como a detecção de vazamentos, pelo eixo sem-

fim ou visor de óleo, e o tempo de troca do lubrificante.

Analisando o procedimento descrito anteriormente, foi proposto a

reestruturação da forma como é realizada a análise do óleo, somando aos

2

procedimentos visuais e estatísticos, o uso de ensaios laboratoriais, a fim de se

respaldar e assegurar a necessidade de substituição de óleo e condição de operação

de componentes.

No presente estudo, será abordada a análise de óleo lubrificante como parte

do plano de manutenção preditiva, aplicado em máquinas de tração engrenadas. A

avaliação dos dados resultantes dos ensaios deve indicar e comprovar se há

necessidade de substituição de óleo, assim como problemas de desgaste acentuado

ou uso de lubrificante inapropriado.

A metodologia do trabalho consiste no desenvolvimento de um programa de

análise periódica do óleo lubrificante, com a especificação dos ensaios básicos do

programa, bem como as propostas de acompanhamento e ações de acordo com os

resultados obtidos.

Através da utilização do programa de análise desenvolvido, com a realização

de ensaios laboratoriais das amostras do óleo lubrificante, espera-se identificar e

acompanhar a evolução de características como viscosidade e acidez, presença de

água e contaminantes, desgaste do conjunto coroa e eixo sem-fim, e nível de

concentração de aditivos, que viabilizarão a tomada de decisões para correções de

possíveis falhas, aumentando a disponibilidade do equipamento e a redução de custo

com ações corretivas não planejadas.

3

2 Revisão Bibliográfica

A revisão bibliográfica deste trabalho contém uma breve discussão sobre os

principais tipos de manutenção, óleos lubrificantes e viabilidade da análise de óleo,

seguido da abordagem sobre redutores mecânicos. Por fim, são apresentadas

questões referentes aos equipamentos de transporte vertical, os elevadores, e suas

máquinas de tração engrenadas.

2.1 Manutenção

Todo equipamento está sujeito a falhar em algum momento durante a sua

operação, seja devido ao ciclo de vida de uma peça, a condição de uso ou a um erro

técnico associado. O principal desafio da indústria e dos prestadores de serviço é

conseguir identificar previamente essa falha e antecipar a sua correção. Para tal ação,

são empregados diferentes tipos de planos de manutenção. Comumente distingue-se

as formas de manutenção em três tipos: preventiva, corretiva e preditiva.

Segundo a Norma NBR-5462, a manutenção preventiva é a manutenção

efetuada em intervalos predeterminados, ou de acordo com critérios prescritos,

destinada a reduzir a probabilidade de falha ou a degradação do funcionamento de

um item. A manutenção preventiva baseia-se, principalmente, no tempo estipulado

pelo fabricante ou dados estatísticos para substituição de determinados componentes.

Devido a sua simplicidade e baixo custo esse é o tipo de manutenção mais empregado

na indústria.

Por sua vez, a manutenção corretiva é empregada quando a falha já ocorreu

e, geralmente, envolve elevados custos, indisponibilidade do equipamento em um

período não programado e redução de produtividade. Tem-se a ação corretiva como

consequência de uma manutenção preventiva deficiente.

A manutenção preditiva faz uso dos dados obtidos ao longo do tempo para

analisar a forma do comportamento de determinadas características e, dessa forma,

tomar decisões para correção prévia de falhas. Técnicas de sensoriamento e ensaios

laboratoriais fazem parte desse programa e, por isso, demandam um considerável

investimento inicial. No entanto, os benefícios obtidos com a previsão de falhas se

sobressaem, garantindo maior confiabilidade e disponibilidade do equipamento, que

culminam com a satisfação do cliente.

4

Abaixo, na Tabela 1, podemos verificar o custo por HP (horse power), que é

a potência instalada, por ano, em cada um dos principais tipos de manutenção.

Tabela 1 – Custo US$/HP/ano por tipo de manutenção

Tipo de Manutenção Custo US$/HP/Ano

Corretiva 17 a 18

Preventiva 11 a 13

Preditiva 7 a 9

Fonte: NMW Chicago (1998)

2.2 Lubrificantes

“Quando ocorre um movimento relativo entre superfícies é normalmente

desejável minimizar a fricção e o desgaste. Qualquer substância interposta que reduz

a fricção e desgaste é um lubrificante” (CUNHA, 2005).

Os óleos lubrificantes são classificados de acordo com a sua origem, podendo

ser essa vegetal, animal, mineral ou sintético.

Segundo Stachowiak (1993), a formulação dos lubrificantes é um processo

mais complexo pelas solicitações impostas nas atividades atuais. Os lubrificantes

feitos a partir de óleo natural ou mineral são parcialmente refinados e impuros, pois

esses possuem componentes que podem prejudicar a atividade de lubrificação, assim

como substâncias essenciais nesse processo. O equilibro dessas características é

alcançado de acordo com a aplicação desejada.

Os óleos vegetais são obtidos através de processos de extração, mecânica

ou química, de sementes de milho, girassol, soja, entre outros. Seja o processo

mecânico ou químico, as sementes passam por algumas etapas iniciais em comum:

limpeza, separação das cascas, trituração, laminação e cozimento.

Os óleos animais possuem como matéria-prima os tecidos adiposos

presentes nas carnes, peles e ossos de animais. Esse insumo passa por uma etapa

de trituração, seguido por uma mistura com água em uma autoclave. Durante a

exposição a altas temperatura e pressão as células com material graxo são destruídos

e a gordura animal fica no estado líquido. Ocorre o recolhimento desse material,

seguido por processo de filtragem, refino e purificação.

Segundo Petrobrás (1999) os óleos sintéticos são lubrificantes criados em

laboratório, com características específicas para aplicações especiais na indústria.

5

Devido ao seu elevado custo, esses são utilizados apenas em casos que não possam

ser empregados o óleo mineral.

Comparados aos óleos minerais, os óleos sintéticos apresentam

desvantagens em relação ao custo, mas vantagens em relação ao tempo de vida útil.

Subdividem-se em hidrocarbonetos sintéticos, poliolésteres, diésteres, óleos de

silicone e poliésteres perfluorados.

Os óleos minerais são obtidos pela destilação do petróleo e, segundo

Petrobrás (1999), as suas características dependem da natureza do óleo. Esses são

os mais utilizados e importantes nas atividades de lubrificação.

2.3 Análise de óleo lubrificante

Segundo Carreteiro (2006), a comprovação da qualidade de um lubrificante

só pode ser atestada após a aplicação e avaliação do seu desempenho em serviço.

Através da sua composição e formulação, serão definidas as propriedades físicas e

químicas, que serão os parâmetros para medição e controle de qualidade.

A análise de óleo lubrificante é uma das principais técnicas de manutenção

preditiva utilizadas, principalmente por permitir a avaliação simultânea do estado do

óleo e do sistema mecânico, identificando a presença de contaminantes, perda de

aditivos ou desgaste anormal dos componentes.

Na utilização da análise de óleo para verificação da degradação de óleo em

motores alimentados com biodiesel B100, segundo Pereira (2015), viu-se que o

conhecimento da concentração dos elementos produzidos pelo desgaste, nos permite

inferir as possíveis causas dessa degradação e apontar as medidas corretivas

corretas. Porém, deve-se considerar os limites de concentração dos elementos

identificados, para que seja possível separar casos de desgaste normal devido ao uso

e casos críticos, de acentuação do desgaste com o tempo.

Segundo Lago (2007), a análise de óleo também apresenta bons resultados

quando a velocidade de rotação é baixa e a análise de vibrações é dificultada.

Rolamentos também podem ser monitorados por esta técnica.

No entanto, apesar dos pontos positivos citados, é necessário considerar o

investimento requerido para a execução dos ensaios, pois, conforme apontado por

Kimura (2010), as desvantagens encontradas na manutenção preditiva estão nas

6

inspeções periódicas, através de instrumentos específicos de monitoração, o que

também requer pessoal qualificado para a realização do serviço.

A utilização de laboratório próprio requer aquisição de instrumental, calibração

e manutenção de aparelhos, capacitação dos técnicos responsáveis pelo laboratório

e a própria estrutura física.

Caso opte-se pela execução dos ensaios junto a empresas que prestam os

serviços de análise, deve-se verificar os pacotes disponíveis, considerando o tipo de

aplicação do equipamento assistido e o intervalo entre as análises.

2.4 Redutores mecânicos

A função de um redutor de velocidades é de transmitir movimento rotativo de

uma fonte de potência para um eixo acionador, independente da aplicação (JELASKA,

2012).

Segundo Mazzo (2013), as engrenagens oferecem a mais prática e confiável

maneira de se transmitir movimento angular uniforme, mesmo com a potência sendo

transmitida “em etapas”, ou seja, em intervalos discretos entre um dente e outro. A

seguir, Figura 7, alguns exemplos de transmissão por engrenagens.

Figura 1 – Exemplos de transmissão por engrenagens.

Fonte: Jelaska (2012)

Cada tipo de par de engrenagens possui características específicas e

aplicações recomendadas. As engrenagens cilíndricas de dentes retos são as mais

7

simples e, por isso, possuem uma maior empregabilidade. Segundo Budynas (2008),

essas engrenagens possuem os dentes paralelos ao eixo de rotação e são utilizadas

para transmitir movimento de um eixo a outro eixo, paralelo ao primeiro.

As engrenagens helicoidais possuem dentes inclinados, em relação ao eixo

de rotação, que lhe garantem um engrenamento com menor ruído, se comparado ao

gerado pelo engrenamento dos dentes retos. Devido a essa forma de dente, são

gerados esforços combinados que criam a necessidade de utilização de rolamentos

como os de rolos cônicos ou contato angular.

Para o emprego de engrenagem em eixos que se interceptam utiliza-se a

engrenagem cônica, como ilustradas na Figura 8.

Figura 2 – Exemplo de montagem de pares de engrenagens cônicas.

Fonte: Budynas (2008)

Outro tipo de sistema de transmissão com engrenagens bastante utilizado é

o conjunto coroa e eixo sem fim. Nessa estrutura é possível realizar grandes reduções

de rotação e economia de espaço, uma vez que se reduz a quantidade de elementos

necessários.

8

Figura 3 – Redutor de velocidade com o conjunto coroa e eixo sem fim.

Fonte: Fresadora Sant’Ana

Nesse sistema opta-se, normalmente, por utilizar materiais como bronze para

fabricação da coroa e do aço, temperado, para o eixo do sem fim. Essa combinação

apresenta características como longa durabilidade, resistência razoável e boa

compatibilidade.

2.5 Equipamentos de transporte vertical

O elevador é um equipamento de transporte utilizado para mover, verticalmente,

pessoas e bens ao longo de um determinado percurso. A Associação Brasileira de

Normais Técnicas (ABNT), adotou a Norma Mercosul NM 207/99 referente aos

requisitos de segurança para construção e instalação de elevadores elétricos de

passageiros. A estrutura básica de um elevador está mostrada na Figura 4.

9

Figura 4 – Estrutura básica de um elevador.

Fonte: Thyssenkrupp

De forma simplificada, o elevador é composto por cabina - parte que transporta

o passageiro -, contrapeso – massa que assegura que ocorra a tração dos cabos de

aço -, caixa de corrida – espaço por onde a cabina irá se deslocar -, poço – espaço

abaixo do último pavimento que abriga os amortecedores e polia tensora -, e a casa

de máquinas – local onde ficam a máquina de tração, limitador de velocidade, quadro

de comando e quadro de força-.

10

Figura 5 – Máquina de tração engrenada thyssenkrupp, modelo TW 130.

Fonte: Thyssenkrupp

No momento em que um passageiro entra na cabina e seleciona um pavimento,

através do painel de operação, essa informação é passada para o quadro de comando

que irá fazer o fechamento da porta (somente após a confirmação, pela régua de

segurança, de que não há pessoas ou objetos entre as portas) e, em seguida, com a

confirmação de fechamento pelo contato elétrico, proporcionar o início do

deslocamento.

Para que a cabina e contrapeso, suspensos por cabos de aço, deslizem através

da caixa de corrida pelas guias, é passado ao motor da máquina de tração uma

corrente elétrica, que irá acionar o motor elétrico acoplado ao eixo do sem fim,

responsável, pela transmissão e redução junto a coroa, proporcionando uma

determinada rotação ao eixo de saída onde está acoplada a polia de tração, que, por

sua vez, irá fazer os cabos de tração se movimentarem.

Ao se aproximar do pavimento solicitado, o sistema inicializará a desaceleração

do equipamento. Com a confirmação de nivelamento, através de imãs e sensores, e

11

a parada total do motor, o freio é acionado, as portas de cabina e pavimento são

abertas e o passageiro pode sair da cabina.

Para garantir uma experiência agradável ao cliente, a manutenção preventiva

dos elevadores ocorre mensalmente e tem como objetivo manter as condições de

conservação e pleno funcionamento do equipamento, diminuindo o índice de falhas.

Normalmente são relacionadas atividades de ajuste, limpeza, verificação e

lubrificação.

12

3 Metodologia

Este capítulo aborda as etapas de execução do plano de manutenção,

iniciando pelo procedimento para coleta de óleo, seguindo com a realização dos

ensaios laboratoriais definidos previamente e finalizando com a alimentação do banco

de dados, para posterior análise e acompanhamento.

3.1 Procedimento para coleta de óleo

A etapa inicial para a realização da análise de óleo consiste na coleta da

amostra. Esse procedimento deve ocorrer de forma a garantir que a amostra não sofra

interferências externas, evitando-se o comprometimento da qualidade dos dados.

Para a coleta, serão necessários os seguintes itens:

- Bomba manual de sucção;

- Mangueira;

- Frasco com identificação, contendo tampa e batoque.

A coleta de amostras deverá ocorrer a cada 06 meses, a contar da data da

última troca de óleo das máquinas de tração. O óleo deverá ser retirado através da

tampa superior da máquina, após a realização dos procedimentos de segurança para

parada do equipamento, garantindo que as partículas aderidas ao dreno não

desqualifiquem os ensaios. Será necessário a identificação da amostra, através do

preenchimento da etiqueta, Figura 6, que será colada ao frasco que contem a amostra.

Figura 6 – Etiqueta de identificação de amostra coletada.

Fonte: Elaborada pelo autor.

13

3.2 Ensaios

Para atestar a qualidade de um óleo, ensaios laboratoriais são realizados,

conforme métodos normalizados. Para este plano de manutenção, teremos os

seguintes ensaios: viscosidade, cor, ponto de fluidez, ponto de fulgor, corrosão em

lâmina de cobre e teor de água.

A viscosidade de um fluido é a propriedade que indica a sua capacidade de

resistir ao escoamento. Um óleo com alta viscosidade apresenta uma maior

resistência para fluir, já um com baixa viscosidade escorre facilmente. No método de

análise ASTM D445, é realizada a medição do tempo em que um determinado volume

do fluido escoa, por gravidade, através de um viscosímetro capilar de vidro calibrado.

Figura 7 – Principais tipos de viscosímetros capilares.

Fonte: Special Glass

O aumento da viscosidade pode ocorrer pela presença de produtos oxidados,

insolúveis, água e reposição com um óleo mais viscoso. A reposição com um óleo

menos viscoso pode levar a redução da viscosidade, tornando-o menos resistente a

força de cisalhamento, reduzindo sua capacidade na criação da película protetora

entre as superfícies que possuem contato durante o movimento.

A cor do óleo lubrificante é outra importante característica, que pode indicar

se há alguma inconformidade no sistema onde o fluido é aplicado. Além de uma

14

análise visual, menos precisa, há aparelhos específicos para determinação dessa

característica como, por exemplo, colorímetros Union, Lovibond, Tag-Robinson e

Saybolt. No método de análise de cor de produtos oriundos do petróleo, fundamentado

pela norma ASTM D1500, ocorre a comparação da amostra com uma escala de filtros

óticos, que variam de um tom amarelo a um tom vermelho, de valores entre 0,5 e 8,0,

com incrementos de 0,5.

Figura 8 – Colorímetro Lovibond.

Fonte: Lovibond.

O ponto de fluidez é a temperatura mínima na qual o óleo ainda flui, podendo

ser determinado por ensaios como o Ensaio Padrão ASTM D-97-05, onde ocorrem

resfriamentos sucessivos, com a redução de 3 em 3°C, para verificar até qual

temperatura a fluidez ocorre.

15

Figura 9 – Esquema de bancada para obtenção de temperatura de ponto de fluidez.

Fonte: Dapieve (2015)

O conhecimento do ponto de fulgor permite avaliar as temperaturas de serviço

que um óleo lubrificante pode suportar com absoluta segurança. Óleos com ponto de

fulgor inferior a 150°C não devem ser empregados para fins de lubrificação.

(CARDOSO, 2006)

O ponto de fulgor, por definição, que indica qual a menor temperatura na qual

o líquido irá formar um vapor perto da superfície, capaz de inflamar-se

momentaneamente ao entrar em contato com uma chama. Conforme a Norma ABNT

NBR 11341, pode-se definir essa temperatura através do ensaio onde ocorre o

aquecimento do líquido, com controle da temperatura e outras condições

experimentais, para utilização de uma chama. O ensaio pode ser realizado em um

aparelho de vaso aberto ou fechado, conforme Figura 10 e Figura 11.

Figura 10 – Aparelho utilizado para ensaio de ponto de fulgor com vaso aberto.

Fonte: Biolub Química

16

Figura 11 – Aparelho utilizado para ensaio de ponto de fulgor com vaso fechado.

Fonte: Biolub Química

O ensaio de corrosão, realizado utilizando uma lâmina de cobre, tem a

capacidade de identificar se há umidade presente no óleo que possa oxidar os

componentes do sistema. De acordo com a Norma ASTM D130, essa lâmina, após

polimento, deverá ser imersa em uma amostra do óleo, por um período de 03 horas a

uma temperatura de 120°C, e, após esse período, lavada e comparada com lâminas

padrão, Figura 12, para realizar a classificação, variando de levemente corroída até

corroída.

Figura 12 – Gabarito de corrosão de lâminas de cobre.

Fonte: ASTM

17

Outro importante ensaio, responsável por indicar se há presença de água no

lubrificante é o ensaio de teor de água. De acordo com Carreteiro (2006), o limite

máximo de porcentagem de água é de 0,2%. A presença de água, em um percentual

superior aceitável, pode indicar uma falha no sistema de vedação da máquina, além

de promover a oxidação dos elementos internos, ocasionando um desgaste anormal

dos componentes.

Por fim, a fim de se identificar o nível de desgaste daquele sistema, temos a

ferrografia. Essa técnica de análise pode ser aplicada para avaliação em duas formas:

analítica ou quantitativa. Na análise analítica, através da identificação de

características como tipo, forma e natureza da partícula presente no óleo, é possível

se identificar o tipo e a origem do desgaste. Na análise quantitativa, as partículas

identificadas na amostra de óleo são classificadas pelo seu tamanho e quantidade.

Com esses dados é possível a criação de uma linha de tendência, permitindo-se

acompanhar as condições de deteriorização do sistema. A análise da evolução do

desgaste do sistema pode ser acompanhada através do gráfico “curva da asa”

apresentado na Figura 13.

Figura 13 – Gráfico “Curva da Asa”.

Fonte: Lorencini

18

3.3 Banco de dados

A implementação do banco de dados, deve permitir armazenar e acompanhar

a evolução das características apontadas nos ensaios, bem como informações do

período de troca de óleo, data de coleta, tipo de máquina de tração e responsável pela

coleta. Para isso, utilizaremos uma planilha, implementada no excel, com auxílio do

Visual Basic for Applications (VBA) da Microsoft ®, que será disponibilizada em pasta

de rede para os consultores técnicos e de qualidade que irão ser assistidos por esse

programa.

Nomeado de Oil Control, o banco de dados apresenta na sua tela inicial,

Figura 14, as opções de inclusão de dados ou verificação de histórico.

Figura 14 – Tela inicial Oil Control.


Ao escolher a opção “Incluir Dados”, o sistema irá gerar uma nova tela, onde

deverão ser inseridas as informações de identificação do elevador e dados técnicos

obtidos através das análises laboratoriais.

19

Figura 15 – Tela “Incluir Dados” Oil Control.


Nessa tela, após digitar todos os dados, o usuário poderá clicar em

“Cancelar” para cancelar a operação e retornar a tela inicial ou em “Ok” para gravar

os dados informados e retornar ao início.

Os dados inseridos serão armazenados em um banco de dados, que poderá

ser consultado através da tela “Verificar Histórico”, segunda opção do menu inicial.

Nessa tela, Figura 16, o usuário deverá clicar em “Pesquisar” e inserir o número do

elevador que ele deseja verificar. Dessa forma, apresentado uma visualização prévia

dos dados na própria tela. Caso seja necessário, o usuário poderá clicar em “Gerar

Relatório” e obter a planilha com todos os dados arquivados para o elevador escolhido,

na estrutura apresentada na Figura 16, em formato Portable Documento Format

(PDF).

20

Figura 16 – Tela “Verificar Histórico” Oil Control.


Figura 17 – Relatório consolidado Oil Control.


21

4 Resultados e Discussões

Este capítulo aborda os resultados obtidos a partir da metodologia utilizada no

item anterior. Portanto, o mapeamento do processo, ferramentas de gestão à vista e

acompanhamento serão apresentados.

4.1 Programa de manutenção preditiva

A execução do plano de manutenção elaborado se dará da seguinte forma:

Figura 18 – Visão Geral do Plano de Manutenção Preditiva


22

Considerando o período estabelecido de 06 meses após a última troca de óleo

ou a última coleta de amostras, o técnico, aproveitando o momento da realização da

manutenção preventiva, deverá realizar a coleta do óleo que será analisado. O

procedimento de coleta, com os materiais já especificados anteriormente, pode ser

verificado na Figura 19.

Figura 19 – Procedimento de coleta de amostra de óleo lubrificante.


23

Realizada a coleta, a amostra deverá ser enviada ao laboratório, próprio ou

contratado, para a realização dos ensaios. Os procedimentos de execução dos

ensaios devem seguir o estabelecido em suas respectivas normalizações.

Com os retorno dos resultados, as informações deverão ser incluídas no

banco de dados, já apresentado anteriormente. Como o banco de dados ficará

disponível apenas virtualmente, é recomendado a utilização de quadros informativos,

Figura 20 e Figura 21, como ferramenta de gestão à vista.

Essas ferramentas permitirão ao técnico verificar, na própria casa de

máquinas, o histórico de coletas realizadas e a evolução das características

analisadas. Dessa forma, o técnico conseguirá trabalhar diretamente na identificação

das causas das variações identificadas, podendo aplicar medidas corretivas de modo

a prolongar a vida útil do óleo.

Figura 20 – Gestão à vista: Acompanhamento de recolhimento de amostras.


24

Figura 21 – Gestão à vista: Acompanhamento da evolução das características.


No momento de análise dos dados, deve-se observar a variação das

características analisadas, definindo se há necessidade ou não de ação corretiva.

Caso o óleo esteja em condições aceitáveis, o processo se encerra e volta a ocorrer

após 06 meses. No entanto, caso apresente desconformidade com a condição

admissível, deve-se seguir com a realização do reparo que poderá ser a substituição

do óleo lubrificante, correção dos vazamentos ou substituição do conjunto coroa e

sem-fim.

25

No caso do óleo mineral Shell® Omala S2 G 680, que possui as propriedades

físico-químicas conforme a Tabela 2, pode-se considerar como condições limítrofes

para realização da substituição do óleo os valores expostos na Tabela 3.

Tabela 2 – Propriedades físico-químicas Omala S2 G 680

Propriedades Valor de Referência

Cor Castanho

Viscosidade Categoria ISO 680

Viscosidade Cinemática 40°C (mm²/s) 680

Viscosidade Cinemática 100°C (mm²/s) 38

Ponto de Fulgor (°C) 272

Ponto de Fluidez (°C) -9

Fonte: Lubcenter

Tabela 3 – Condições limítrofes das propriedades físico-químicas Omala S2 G 680

Propriedades Condição limítrofe

Cor Variação de coloração para tom avermelhado

Viscosidade Cinemática 40°C

(mm²/s)

A variação pode ser de ± 10%, ou seja, de 612

a 748 mm²/s

Viscosidade Cinemática 100°C

(mm²/s)

A variação pode ser de ± 10%, ou seja, de

34,2 a 41,8 mm²/s

Ponto de Fulgor (°C)

Não deve ser próximo da temperatura máxima

de operação do equipamento. Por questões de

segurança, reduções superiores a 10% podem

ser utilizadas como indicadores críticos

Ponto de Fluidez (°C)

Deve ter um valor de 10°C abaixo da

temperatura mínima ao qual o equipamento

pode trabalhar

Corrosividade ao cobre

Resultados na faixa 3a e 3b já servem de

indicativo para contenção. A condição crítica é

estabelecida a partir da faixa 4a

Teor de água Valor igual ou superior a 0,5% em volume

26

Ferrografia Quantitativa

A presença de partículas maiores que 10 µm

praticamente garante a falha indesejável do

componente. Necessário acompanhar

evolução e realizar comparativo ao gráfico

“curva da asa”

Fonte: Elaborado pelo autor

Na aplicação do plano, a identificação de uma característica limítrofe, como

as apresentadas na tabela anterior, já indicam a necessidade de substituição do óleo

lubrificante. A realização de outras atividades corretivas, como correção do sistema

de vedação ou substituição do conjunto coroa e eixo sem-fim, devem ser também

analisadas, de acordo com o fator gerador da condição crítica identificada.

27

5 Conclusões

O plano de manutenção preditiva elaborado, focado na utilização da análise do

óleo lubrificante, atende ao objetivo especificado, uma vez que contempla os ensaios

necessários para o acompanhamento da condição de operação do óleo, fomentando

criteriosamente a decisão de substituição do lubrificante e de componentes.

Por ter etapas claras e bem definidas, esse plano é de fácil aplicação.

Considerando a diversidade de laboratórios que realizam os ensaios selecionados, a

empresa pode também optar pela terceirização na execução dos ensaios, evitando o alto

investimento em equipamentos e treinamentos.

A elaboração do plano de manutenção preditiva permitiu recordar assuntos já

tratados em áreas fundamentais da Engenharia Mecânica como tribologia e manutenção,

além de provocar o interesse pelas técnicas de gestão.

Como proposta para trabalhos futuros, recomenda-se realizar a validação do

plano proposto, através da execução das etapas estruturadas, e a implentenção da

segunda etapa do plano de manutenção preditiva, voltada para a análise de vibração.

Nessa, pode-se alinhar as técnicas existentes aos recursos de telemetria, coleta e

armazenamento de dados em nuvem, já existentes e utilizados por algumas empresas da

área.

28

6 Referências

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5462:

Confiabilidade e Mantenabilidade. Rio de Janeiro, p. 37. 1994

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11341:

Derivados de petróleo - Determinação dos pontos de fulgor e de combustão em

vaso aberto Cleveland. Rio de Janeiro, p. 16. 2008

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D1500:

Método de ensaio padrão para Cor dos produtos petrolíferos ASTM (Escala de

cores ASTM). Book of ASTM Standards, p. 7. 2017

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D445:

Método de teste padrão para viscosidade cinemática de líquidos transparentes

e opacos (e cálculo de viscosidade dinâmica). Book of ASTM Standards, p. 18.

2019

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM

D130: Método de Teste Padrão para Corrosividade ao Cobre de Produtos de

Petróleo por Teste de Tira de Cobre. Book of ASTM Standards, p. 10. 2019

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D-97-05:

Método de Teste Padrão para Ponto de Fluxo de Produtos Petrolíferos. Book of

ASTM Standards, p. 9. 2005

ASSOCIAÇÃO MERCOSUL DE NORMALIZAÇÃO. NM 207/99: Elevadores

elétricos de passageiros: Requisitos de segurança para construção e

instalação. Buenos Aires, p 140, 1999.

BUDYNAS, Richard. Shigley’s Mechanical Engineering Design. 8. Ed. New

York: The MacGraw-Hill Companie, 2008. 1084 p.

CARDOSO, Luiz Cláudio. Petróleo: Do poço ao posto. Rio de Janeiro:

Qualitymark, 2006.

CARRETEIRO, Ronald P; BELMIRO, Pedro Nelson A. Lubrificantes e

lubrificação industrial. 1. Ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2006. 504 p.

29

CUNHA, R. C. Análise do estado de conservação de um redutor de

velocidade através da técnica de partículas de desgaste no óleo lubrificante

auxiliada pela análise de vibrações. 2005. 164 f. Dissertação (Mestrado em

Engenharia Mecânica) - Faculdade de Engenharia, Universidade Estadual Paulista,

Ilha Solteira, 2005.

JELASKA, Damir. Gears and Gear drives. Split: Wiley, 2012. 444 p.

KIMURA, Rogério Katsuharu. Uso da técnica de análise de óleo

lubrificante em motores diesel estacionários, utilizando-se misturas de biodiesel

e diferentes níveis de contaminação do lubrificante. 2010. 128 f. Dissertação

(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Estadual

Paulista, Ilha Solteira, 2010.

LAGO, Daniel Fabiano. Manutenção de redutores de velocidade pela

integração das técnicas preditivas de análise de vibrações e análise de óleo

lubrificante. 2007. 179 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia

Mecânica) – Universidade Estadual Paulista, Ilha Solteira, 2007.

MAZZO, Norberto. Engrenagens Cilíndricas: Da concepção à fabricação.

2. ed. São Paulo: Blucher, 2013. 838 p.

PEREIRA, Flávio Marcos de Melo. Estudo da degradação do óleo

lubrificante em motores alimentados com biodiesel B100. 2015. 147 f. Dissertação

(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais) –

Universidade Tecnológica do Paraná, Curitiba, 2015.

PETROBRÁS. Lubrificantes: fundamentos e aplicações. Rio de Janeiro:

Ed. Petrobrás,1999.

STACHOWIAK, W. G.; BATCHELOR, A. W.. Engineering Tribology. 4.

ed. Elsevier Inc., 2014. 852 p.

THYSSENKRUPP. Thyssenkrupp Elevadores. “MAX”. Disponível em: <

https://www.thyssenkruppelevadores.com.br/max-dev>. Acesso em: 23 mai. 2020.

https://www.thyssenkruppelevadores.com.br/max-dev

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃOUNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTESISTEMA INTEGRADO DE PATRIMÔNIO, ADMINISTRAÇÃO ECONTRATOS

FOLHA DE ASSINATURAS

Emitido em 04/03/2021

ATA Nº 9/2021 - ECT (11.25)

NÃO PROTOCOLADO)(Nº do Protocolo:

(Assinado digitalmente em 09/03/2021 10:18 )JOÃO WANDERLEY RODRIGUES PEREIRA

PROFESSOR DO MAGISTERIO SUPERIOR

MEC/CT (14.20)

Matrícula: 346780

(Assinado digitalmente em 09/03/2021 10:00 )SALETE MARTINS ALVES

PROFESSOR DO MAGISTERIO SUPERIOR

ECT (11.25)

Matrícula: 1481705

Para verificar a autenticidade deste documento entre em informando seu número: ,https://sipac.ufrn.br/documentos/ 9ano: , tipo: , data de emissão: e o código de verificação: 2021 ATA 09/03/2021 d58ff43752

https://sipac.ufrn.br/public/jsp/autenticidade/form.jsf

Carvalho, Clara Maia de. Utilização da análise de óleo lubrificante como parte doprograma de manutenção preditiva de máquinas de traçãoengrenadas / Clara Maia de Carvalho. - 2021. 40 f.: il.

Monografia (graduação) - Universidade Federal do Rio Grandedo Norte, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia Mecânica,Natal, RN, 2021. Orientadora: Profa. Dra. Salete Martins Alves.

1. Manutenção preditiva - Monografia. 2. Elevador -Monografia. 3. Óleo lubrificante - Monografia. 4. Máquinas detração engrenadas - Monografia. I. Alves, Salete Martins. II.Título.

RN/UF/BCZM CDU 621.867

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRNSistema de Bibliotecas - SISBI

Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede

Elaborado por Ana Cristina Cavalcanti Tinôco - CRB-15/262

Documents

UTILIZAÇÃO DA ANÁLISE DE ÓLEO LUBRIFICANTE COMO PARTE …