Ficha 01 · Filosofias, rolamentos, transmissões

a) Distinção: - Correctiva (reactiva): reparar após avaria. Sem planeamento. - Preventiva (programada): intervenções regulares baseadas em tempo/horas (mesmo sem sinais de problema). - Preditiva (condicionada): substituir baseado em medições reais (vibração, termografia, óleo) que indicam degradação. - Proactiva: atacar causas-raiz (alinhamento, lubrificação) para evitar degradação inicial.

b) Vantagem/desvantagem:

c) Motor crítico 24/7:

Preditiva + proactiva, combinadas.

Razões: - Crítico: paragem custa milhares de €/h → minimizar paragens. - 24/7: não há "janela noturna" para preventiva regular sem afectar produção. - Investimento justificado: instalar sensores de vibração permanentes, termopares no mancal, análise periódica de óleo. Investimento 5-15 000 € → recuperado evitando 1 paragem não programada. - Proactiva: alinhar bem na instalação (laser), lubrificar correctamente (massa adequada e quantidade certa), proteger contra contaminação.

Não usar correctiva porque: - Falha em motor crítico = paragem total da linha = milhares de € em produção perdida + danos colaterais (peças, segurança).

Não usar só preventiva porque: - Substituir motor "porque já tem 5 anos" sem indícios de problema = caro e arrisca introduzir novo defeito.

Combinação: preventiva para rotinas básicas (limpeza, aperto bornes), preditiva para componentes principais (rolamentos, isolamento), proactiva para análise de avarias.

a) Disponibilidade: - Tempo de operação real = 80 − 6 − 4 = 70 h. - Disponibilidade = 70/80 = 87,5%.

b) Desempenho: - Output ideal a 200 peças/h × 70h = 14 000 peças. - Desempenho = 12 000 / 14 000 = 85,7%.

c) Qualidade: - Peças OK = 12 000 − 240 = 11 760. - Qualidade = 11 760 / 12 000 = 98,0%.

d) OEE: - OEE = 0,875 × 0,857 × 0,98 = 0,735 = 73,5%.

e) Avaliação: - 73,5% está no intervalo "boa" (60-85%). - Bem acima da média industrial (60% típica). - Ainda há espaço para melhoria. Para atingir "world-class" (>85%), focar em: - Disponibilidade (87,5%): reduzir paragens não programadas. 6h numa semana é significativo. Investigar causas (avarias frequentes? Manutenção preditiva pode ajudar). - Desempenho (85,7%): porque máquina não atinge 200 peças/h? Pode ser desgaste, lubrificação, operadores. Análise de tempos de ciclo. - Qualidade (98%): bom mas pode melhorar. Investigar tipos de defeitos (ajuste de máquina, qualidade de matéria-prima, formação).

Objectivo realista para 6 meses: OEE > 80%. Ganho: 12 000 × (0,8/0,735 − 1) = ~1060 peças/semana adicionais com mesmos recursos = ~55 000 peças/ano = ganho de produção significativo.

a) 6205-2RS: - 6 = rolamento de esferas rígidas (radial deep groove). - 2 = série de diâmetro externo (série média). - 0 = série de largura (normal). - 5 = diâmetro interno × 5 = 25 mm. - 2RS = 2 vedantes de borracha (selado, sem manutenção).

Aplicação típica: motor eléctrico pequeno-médio (rotor).

b) 32208: - 3 = rolamento de rolos cónicos (tapered roller). - 2 = série média. - 2 = série de largura (média). - 08 = diâmetro interno × 5 = 40 mm.

Aplicação típica: rodas de veículos, eixos com carga radial + axial combinada.

c) 22220 EK: - 22 = rolamento esférico auto-alinhante (spherical roller, 2 fileiras). - 2 = série média. - 20 = diâmetro interno × 5 = 100 mm (grande). - E = design optimizado para alta capacidade. - K = furo cónico (montagem em bucha de retenção/aperto).

Aplicação típica: bombas grandes, ventiladores industriais, equipamento pesado.

d) NU 2310 E: - N = rolamento de rolos cilíndricos (cylindrical roller). - U = configuração das pistas (U = pistas com flange em ambas as pistas do anel exterior). - 2 = série média. - 3 = série de diâmetro maior. - 10 = diâmetro interno × 5 = 50 mm. - E = design optimizado (rolos maiores).

Aplicação típica: cargas radiais elevadas, eixos médios.

a) L10 em milhões de rotações (esferas → expoente p = 3):

L10 = (C/P)³ = (41/5)³ = 8,2³ = 551 milhões de rotações

b) L10 em horas:

L10h = L10 × 10⁶ / (60 × n) = 551 × 10⁶ / (60 × 1450) = 6 332 h

(Aproximadamente 9 meses de operação contínua 24/7, ou 2-3 anos com uso 40h/semana.)

c) Carga duplicada (P' = 10 kN):

L10' = (41/10)³ = 4,1³ = 68,9 milhões de rotações
L10h' = 68,9 × 10⁶ / (60 × 1450) = 792 h

(Apenas ~1 mês de operação contínua.)

d) Impacto da carga:

Vida útil reduz 8 vezes (de 6332h para 792h) quando carga duplicou (de 5kN para 10kN).

Isto deve-se ao expoente 3 na fórmula L10: - Duplicar carga → vida útil divide por 2³ = 8. - Triplicar carga → vida divide por 27.

Lições: - Sobre-dimensionar rolamentos (escolher capacidade maior que necessário) compensa muito. - Reduzir cargas externas (ex: alinhar correctamente correia, evitar tensão excessiva) prolonga muito a vida. - Em rolamentos de rolos (p = 10/3 ≈ 3,33): impacto da carga é ainda maior. Duplicar carga divide vida por ~10.

Exemplo prático: se uma máquina tem rolamentos a partir a cada 8 meses, e identifica-se que estão sub-dimensionados (P/C = 0,3), aumentar para o tamanho seguinte (P/C = 0,2) pode triplicar a vida útil. Custo extra de rolamento: ~50%. Poupança em substituições + paragens: tipicamente 5-10×.

a) Motor 5,5 kW + bomba centrífuga: acoplamento elastomérico (estrela, jaw coupling). Standard industrial pequeno-médio. Tolera 0,1-0,3 mm de desalinhamento. Marcas: Falk, Rexnord, KTR.

b) Motor 75 kW + redutor pesado: acoplamento de engrenagem (gear coupling). Alta capacidade de binário (kW × seg.). Robusto, longa vida útil. Requer lubrificação periódica.

c) Motor 1 kW alta velocidade + ventoinha: acoplamento de disco (disc coupling). Sem manutenção, sem desgaste de borracha. Tolera bem alta velocidade. Pequeno e leve.

d) Veios em ângulo 15° (equipamento móvel): junta universal (Cardan / U-joint). Único tipo que tolera ângulos significativos. Comum em camiões, máquinas agrícolas, automóveis.

e) Crítico com absorção de choques + protecção sobrecarga: acoplamento com fusível mecânico de torque (shear pin coupling) ou acoplamento elastomérico high-damping (com elastómero de alta amortecimento, Falk Wrapflex). Fusível mecânico parte ao atingir sobrecarga, protegendo motor e equipamento.

a) Velocidade da polia accionada (relação inversa dos diâmetros):

n_2 = n_1 × (D_1 / D_2) = 1450 × (100 / 250) = 580 rpm

b) Relação de redução:

i = D_2 / D_1 = 250 / 100 = 2,5:1

Para cada rotação da polia accionada, motor faz 2,5 voltas. Redução típica média.

c) Comprimento da correia:

Fórmula aproximada:

L ≈ 2 × C + π/2 × (D_1 + D_2) + (D_2 − D_1)² / (4 × C)

L = 2 × 600 + π/2 × (100 + 250) + (250 − 100)² / (4 × 600)
L = 1200 + 549,8 + 9,4
L = 1759,2 mm

Standard comercial mais próximo (correias têm comprimentos discretos): L = 1750 mm ou 1800 mm.

Designação: SPA 1750 (correia perfil estreito A, comprimento 1750 mm).

d) Secção da correia:

Tabela de selecção (fabricantes Optibelt, Gates, Contitech) baseada em potência e velocidade: - Para 5 kW a 1450 rpm em polia Ø 100, secção A (correia clássica) ou SPA (correia estreita moderna) é adequada. - SPA suporta até 10 kW com uma correia a 1450 rpm.

Decisão: 1 correia SPA 1750 é suficiente. Se houvesse picos de carga ou cos φ baixo, considerar 2 correias em paralelo para redundância e maior fiabilidade.

Polias correspondentes: - Polia motora: SPA-1-100 (1 canal SPA, Ø 100). - Polia accionada: SPA-1-250 (1 canal SPA, Ø 250).

Vida útil esperada: 5000-15 000 h conforme uso e tensão correcta.

Manutenção: - Verificar tensão mensalmente (tensiómetro Gates ou outros). - Substituir antes de aparecer fissuras visíveis.

Diagnóstico:

1. Análise dos sintomas: - Vibração crescente (1,5 → 3,5 mm/s) em 3 meses: degradação progressiva. Limite normal para máquina deste porte: ~2,5-4 mm/s; estamos no limite superior. - Aquecimento no mancal lado bomba: confirma problema localizado. - Pico a 1× rotação: indica desequilíbrio ou desalinhamento. - Pico em BPFI (Ball Pass Frequency Inner): indica defeito na pista interna do rolamento do lado da bomba.

Diagnóstico: rolamento da bomba está a degradar (pista interna defeituosa). Provável causa secundária: desalinhamento progressivo (talvez por dilatação térmica não compensada, ou afrouxamento da fundação).

2. Avaliação de criticidade: - 3 meses para a falha total (estimativa baseada em curva de degradação). - Substituir antes de causar danos colaterais (eixo, chumaceira, motor).

3. Plano de acção:

Fase 1 — Confirmação (1 semana): - Análise mais detalhada com analisador profissional (Pruftechnik, SKF). - Endoscopia do mancal se acessível. - Análise de óleo (se redutor) ou massa (rolamento). - Termografia detalhada para confirmar localização.

Fase 2 — Planeamento (1 semana): - Identificar rolamento exacto (catálogo, manual da bomba, ou medições). - Encomendar: - Rolamento de substituição (com kit de vedantes). - Massa adequada. - Eventualmente kit de vedantes do mancal. - Agendar paragem programada (janela de baixa produção). - Preparar ferramentas: extractor, forno indutivo, alinhador laser.

Fase 3 — Intervenção (4-8 horas): 1. LOTO completo. 2. Desacoplar motor da bomba. 3. Remover bomba do suporte (se necessário). 4. Desmontar tampa do mancal. 5. Extrair rolamento velho com extractor (nunca martelar). 6. Limpar assento do veio e chumaceira. 7. Verificar dimensões com micrómetro (sem ovalização, sem desgaste). 8. Aquecer rolamento novo em forno indutivo (90 °C). 9. Montar com pressão na pista interna. 10. Lubrificar com massa adequada (30-50% do espaço livre). 11. Voltar a montar tampa do mancal com nova vedação. 12. Reinstalar bomba. 13. Alinhar a laser motor-bomba (tolerância < 0,05 mm). 14. Apertar pés com chave dinamométrica. 15. Teste**: rodação manual, depois com motor (sem carga primeiro).

Fase 4 — Verificação (1 semana após): - Nova medição de vibração: deve voltar a ~1-2 mm/s. - Termografia: temperatura normal. - Análise de óleo se aplicável. - Monitor ao vivo durante primeiras semanas.

Fase 5 — Análise causa-raiz: - Porque o rolamento falhou prematuramente? - Possíveis causas: - Desalinhamento original mal feito. - Sobrecarga (bomba a operar fora do BEP — Best Efficiency Point). - Vibração externa (algum componente próximo). - Lubrificação inadequada. - Contaminação (água, partículas). - Investigar e corrigir causa para que próximo rolamento dure mais.

Custos estimados: - Rolamento: 100-300 €. - Massa, vedantes: 30 €. - Mão-de-obra (8h × 50 €/h): 400 €. - Paragem (8h × ~500 €/h produção): 4000 €. - Total: ~4500-5000 €.

Comparação com falha catastrófica: - Sem intervenção, rolamento partiria → bomba causa avaria em eixo → motor pode sofrer → reparação 30 000-50 000 € + paragem 5-10 dias. - Manutenção preditiva poupou ~40 000 € + dias de produção.

ROI da manutenção preditiva confirmado.

a) Diagnóstico de causa-raiz:

Motor durar 18 meses (em vez dos 5-10 anos esperados) indica stress excessivo. Análise sistemática:

1. Análise eléctrica:
2. Tensão de alimentação (qualidade, harmónicas, desequilíbrio fases).
3. Corrente em carga (sobrecarga? Comparar com chapa).
4. Termografia eléctrica.

5. Análise harmónica se houver VFD próximo (correntes induzidas nos rolamentos).

6. Análise mecânica:

7. Alinhamento motor-carga (medir com laser).
8. Vibração baseline (qual o nível normal?).
9. Carga real vs nominal (sobrecarregado?).

10. Acoplamento — em bom estado? Tipo correcto?

11. Análise ambiente:

12. Temperatura ambiente (motor mais quente do que IP55 permite?).
13. Humidade (corrosão interna).
14. Poeira (entupimento de ventilação).

15. Vibração externa (outras máquinas próximas).

16. Análise do motor:

17. Quando falha, inspecção dos rolamentos (padrão de desgaste indica causa: brinell = vibração; smearing = alta velocidade sem lubrificação; corrosão = humidade; arco eléctrico = problema de aterramento).

18. Megger ao isolamento (degrada antes de queimar).

19. Histórico:

20. Quando foi instalado? Por quem?
21. Foi correctamente dimensionado?
22. Substituições anteriores em equipamentos similares?

Causas mais prováveis para vida de 18 meses: 1. Desalinhamento (50% das falhas mecânicas). 2. Sobrecarga (operação acima do nominal). 3. Vibração externa. 4. Ambiente agressivo (humidade, poeira). 5. Defeito de fabrico ou armazenagem (raro).

b) Medidas proactivas:

1. Alinhamento a laser ao instalar novo motor (ferramenta paga-se na primeira intervenção).

2. Verificar dimensionamento: o motor é o tamanho certo? Se está sobrecarregado, escolher imediatamente superior (em vez de 7,5 kW, instalar 11 kW para margem).

3. Análise de vibração trimestral:

4. Detecta degradação inicial.

5. Permite substituir programadamente em vez de catastroficamente.

6. Termografia trimestral:

7. Detecta sobreaquecimento, mau aterramento.

8. Plano de lubrificação (se motor com rolamentos não-selados):

9. Quantidade e tipo correctos.

10. Periodicidade do manual.

11. Verificação eléctrica:

12. Aperto bornes anual.
13. Megger anual.

14. Se há VFD: confirmar aterramento adequado do motor (cabo PE robusto, escovas de aterramento se necessário).

15. Análise post-mortem em cada substituição:

16. Inspeccionar rolamentos do motor velho.
17. Padrão de desgaste indica causa.
18. Documentar e ajustar plano.

c) Estimativa de poupança:

Cenário actual: 1 motor a cada 18 meses → 2 motores em 3 anos = 2160 €/3 anos = 720 €/ano.

Cenário melhorado (motor dura 5 anos): 1 motor em 5 anos = 1080 €/5 = 216 €/ano.

Poupança directa: 720 − 216 = 504 €/ano apenas em substituições.

Poupanças indirectas: - Paragens evitadas: cada paragem para substituição = 8h × 500 €/h produção = 4000 €. Em 3 anos: 2 paragens evitadas = 8000 € ÷ 3 = ~2700 €/ano. - Risco de falha catastrófica (motor parte com peça desligada do veio, danificando outros componentes): tipicamente 10% das falhas tem consequências secundárias caras → ~1000 €/ano de exposição evitada.

Total poupança anual: ~4000 €/ano.

Investimento em manutenção proactiva: - Ferramenta de alinhamento laser: 5000-10 000 € (uma vez; pode ser partilhada por toda a fábrica). - Acelerómetro + analisador: 3000-15 000 €. - Câmara térmica: 2000-5000 €. - Formação técnico: 1000-3000 €/ano. - Tempo do técnico em medições: 2-4h/semana × 30 €/h = 240-480 €/semana = 12-25 000 €/ano.

Mas estes investimentos não são por motor — servem para dezenas/centenas de equipamentos. Distribuindo o custo, cada motor "vale" talvez 200-500 €/ano em manutenção proactiva.

Resultado líquido: poupança de 4000 € − custo de 500 € = 3500 €/ano de ganho por motor.

Numa fábrica com 50-100 motores similares, isto representa 175 000-350 000 €/ano de ganho. ROI muito favorável para investir em programa de manutenção proactiva sistemático.