UC02867

Manutenção mecânica

Rolamentos, transmissões, lubrificação, alinhamento

Técnico de Manutenção Industrial / Mecatrónica · 50h

Plano da unidade

  1. Filosofias de manutenção
  2. Rolamentos
  3. Transmissões mecânicas
  4. Lubrificação
  5. Alinhamento e balanceamento
  6. Vibração e diagnóstico
  7. Ferramentas e instrumentos
  8. Procedimentos e segurança

Bloco 1 · Filosofias de manutenção

Tipos de manutenção

  • Correctiva (reactiva): repara após avaria. Mais cara em paragem mas mais barata em peças.
  • Preventiva (programada): intervenções regulares por tempo/horas. Standard tradicional.
  • Preditiva (condicionada): com base em medições (vibração, termografia, óleo). Substitui quando há sinais de degradação.
  • Proactiva: ataca causas-raiz (alinhamento, lubrificação) para evitar degradação.

Estratégia moderna: mix de todas, gerida por software (CMMS).

Custos comparados

Estratégia Custo paragem Custo peças Eficácia
Correctiva Alto Médio Baixa
Preventiva Médio Alto (substitui ainda válido) Média
Preditiva Baixo Médio Alta
Proactiva Muito baixo Baixo Muito alta

TCO (Total Cost of Ownership): preditiva + proactiva minimiza no longo prazo.

OEE — indicador-chave

OEE (Overall Equipment Effectiveness):

OEE = Disponibilidade × Desempenho × Qualidade
  • Disponibilidade: % do tempo planeado que máquina funciona.
  • Desempenho: velocidade real vs nominal.
  • Qualidade: % de peças OK vs total.

Benchmarks:

  • < 60%: má (típico em indústrias sem manutenção).
  • 60-85%: boa.
  • 85%: world-class.

Bloco 2 · Rolamentos

Tipos principais

  • Rolamentos de esferas: cargas radiais leves, alta velocidade.
  • Rolamentos de rolos cilíndricos: cargas radiais elevadas, velocidade média.
  • Rolamentos de rolos cónicos: cargas radiais + axiais (rodas de veículos).
  • Rolamentos esféricos auto-alinhantes: tolerância ao desalinhamento.
  • Rolamentos de agulhas: cargas elevadas em pouco espaço.
  • Rolamentos axiais: só cargas axiais (suporte de pesos verticais).

Designação SKF / FAG

Código universal:

   6 0 0 8 - 2RS
   │ │ │ │   │
   │ │ │ │   └── Vedação (2RS = 2 vedantes borracha)
   │ │ │ └────── Diâmetro interno × 5 (8 × 5 = 40 mm)
   │ │ └──────── Série (largura)
   │ └────────── Série (diâmetro externo)
   └──────────── Tipo (6 = esferas rígidas)

Para encomendar: medir Ø interno, Ø externo, largura, e referenciar.

Vida útil

Calculável por fórmula L10 (norma ISO 281):

L10 = (C/P)^p
  • C = capacidade dinâmica do rolamento (catálogo).
  • P = carga real aplicada.
  • p = 3 (esferas) ou 10/3 (rolos).
  • L10 = milhões de rotações antes de 10% dos rolamentos falharem.

Vida típica em horas:

L10h = L10 × 10⁶ / (60 × n)   (n = rpm)

Em condições ideais: 50 000-100 000 h (10-20 anos em uso 24/7).

Avarias comuns

Sintoma Causa
Picado da pista Fadiga normal (fim de vida)
Riscas no eixo Desalinhamento, montagem incorrecta
Marcas brilhantes Falta de lubrificação
Corrosão Água / humidade
Pistas com brinell Carga estática excessiva (transporte com pancadas)
Pista azulada Sobreaquecimento
Ruído alto Início de avaria — substituir antes de partir

Substituição

Procedimento:

  1. Desligar máquina + 5 regras de ouro (se eléctrica).
  2. Remover rolamento velho com extractor (puxador específico) — nunca martelando directamente o veio.
  3. Limpar assento do veio e da chumaceira.
  4. Verificar ajuste (interferência) com micrómetro.
  5. Aquecer rolamento novo (forno indutivo ou banho em óleo a 80-100°C) — expansão facilita montagem.
  6. Montar com prensa ou tubo de pressão (nunca martelar nas pistas; usar pressão na pista interna apenas).
  7. Lubrificar com massa adequada.
  8. Re-alinhar se aplicável.
  9. Teste em rotação manual antes de ligar máquina.

Bloco 3 · Transmissões

Acoplamentos

Ligam dois veios alinhados (motor-bomba, motor-redutor):

  • Rígido: ligação directa, exige alinhamento perfeito. Cabeçotes maquinados.
  • Flexível: tolera pequenos desalinhamentos angulares e radiais.
    • Elastoméricos (Falk, Rexnord) — borracha em estrela.
    • Engrenagem (gear coupling) — para potências altas.
    • Disco — alta velocidade, sem manutenção.
    • Junta universal (Cardan) — ângulos elevados (camiões, máquinas móveis).

Correias

  • Correia em V (V-belt): standard industrial. Secção A, B, C, D, E (Ø crescente). Capacidade até ~50 kW por correia.
  • Correia plana: rara hoje (sistemas antigos).
  • Correia dentada (timing belt): sincronizada, sem escorregamento. Aplicações de precisão.
  • Correia HTD, GT2, GT3: variantes modernas de dentada para alto binário.

Vida típica: 5000-20 000 h. Substituir antes de partir (catastrófico se à frente da máquina).

Engrenagens

  • Cilíndricas de dentes rectos: simples, ruidosas, baixa velocidade.
  • Cilíndricas helicoidais: silenciosas, alta velocidade, grande carga.
  • Cónicas: transmissão entre veios a 90°.
  • Sem-fim: alta redução numa só etapa (10:1 a 100:1), mas baixa eficiência.

Aplicações: redutores, caixas de velocidades, máquinas-ferramenta.

Correntes

Para transmissões longas ou com binário elevado:

  • Correntes Renold/ANSI — clássicas industriais.
  • Correntes de rolos — standard universal.
  • Correntes silenciosas — máquinas-ferramenta.

Manutenção: lubrificação frequente, tensão adequada (não muito tensa nem solta), substituir antes de elongação > 3%.

Bloco 4 · Lubrificação

Funções da lubrificação

  • Reduzir atrito entre superfícies em movimento.
  • Reduzir desgaste.
  • Dissipar calor.
  • Vedar (impedir entrada de poeira e água).
  • Proteger contra corrosão.

Sem lubrificação adequada, rolamentos duram horas em vez de anos.

Massas (graxas)

Tipos por base:

  • Base lítio: standard universal, multipropósito.
  • Base lítio-complexo: maior temperatura (até 160°C).
  • Base cálcio: resistente à água (sistemas marítimos).
  • Base sintética (poliureia): alta temperatura e velocidade.

Designação NLGI:

  • NLGI 000: muito fluida (caixas redutoras).
  • NLGI 2: consistência standard (rolamentos rotor).
  • NLGI 3: mais consistente (motores eléctricos).

Óleos

Tipos:

  • Mineral: standard, barato.
  • Sintético (PAO, ester): melhor desempenho a temperaturas extremas, mas mais caro.
  • Biodegradável: equipamentos próximos de água, agrícolas.

Viscosidades ISO VG (mesma escala que hidráulica):

  • VG 32, 46: redutores comuns.
  • VG 100, 220: redutores pesados.
  • VG 320, 460: engrenagens muito carregadas (siderurgia).

Métodos de aplicação

  • Manual (pistola de massa): para rolamentos com niples.
  • Automática (lubrificador centralizado): bombeia massa periodicamente a múltiplos pontos.
  • Banho em óleo: redutores (parte das engrenagens submersa).
  • Pulverização: correntes em sistemas modernos.
  • Selada: rolamentos com 2RS — sem manutenção, substituir quando falham.

Bloco 5 · Alinhamento e balanceamento

Alinhamento de veios

Motor-bomba (e outros pares acoplados): veios devem ser coaxiais (no mesmo eixo).

Tipos de desalinhamento:

  • Paralelo (offset): veios paralelos mas deslocados.
  • Angular: veios em ângulo.
  • Combinado (mais comum): ambos.

Tolerâncias (alinhamento "preciso"):

  • Paralelo: < 0,05 mm.
  • Angular: < 0,1 mm/m.

Sem alinhamento adequado: vibração, desgaste rápido, falhas prematuras.

Métodos de alinhamento

  • Réguas + calços: método antigo, precisão limitada (~0,5 mm).
  • Comparador (rim & face): medições com relojário; precisão ~0,05 mm.
  • Laser: equipamento moderno (Pruftechnik, SKF TKSA). Precisão 0,01 mm. Standard industrial.

Procedimento básico:

  1. Marcar posição inicial.
  2. Medir desalinhamento em 4 posições (0°, 90°, 180°, 270°).
  3. Calcular correcções nos pés do motor.
  4. Adicionar/remover calços (shims) finos.
  5. Apertar pés.
  6. Re-medir.
  7. Repetir até atingir tolerância.

Balanceamento de rotores

Rotor (motor, ventoinha, polia) com massa não-uniforme → vibração.

Tipos:

  • Estático: 1 plano (rotores curtos).
  • Dinâmico: 2 planos (rotores longos).

Procedimento profissional: máquina de balancear (ou em campo com analisador de vibração + colocação de pesos correctivos).

Tolerâncias: ISO 21940 (antes ISO 1940). Grau G2,5 (preciso, máquinas-ferramenta), G6,3 (industrial standard), G16 (rotores grosseiros).

Bloco 6 · Vibração e diagnóstico

Análise de vibração

Acelerómetro + analisador FFT (espectro de frequências) revela:

  • Desequilíbrio: pico à frequência de rotação (1×).
  • Desalinhamento: picos a 1× e 2× rotação.
  • Folga mecânica: picos a 2×, 3×, 4× rotação.
  • Rolamento defeituoso: picos em frequências características calculáveis pela geometria (BPFO, BPFI, BSF, FTF).

Permite manutenção condicionada — substituir antes de partir.

Frequências características de rolamentos

Para um rolamento (n_b = nº elementos, d = Ø rolante, D = Ø primitivo, RPM):

BPFO (esfera passa pista exterior) = n_b/2 × (1 − d/D × cos α) × RPM
BPFI (esfera passa pista interior) = n_b/2 × (1 + d/D × cos α) × RPM
BSF (rotação do elemento)         = D/(2d) × (1 − (d/D)² × cos²α) × RPM
FTF (gaiola)                       = ½ × (1 − d/D × cos α) × RPM

Software (SKF, Pruftechnik, Brüel & Kjær) calcula automaticamente.

Pico na frequência BPFI → defeito na pista interior. Pico na FTF → gaiola partida. Etc.

Termografia

Câmara IR detecta pontos quentes:

  • Rolamento quente (fricção excessiva, falta de lubrificação).
  • Acoplamento quente (desalinhamento).
  • Motor quente (sobrecarga).
  • Conexão quente (resistência localizada).

Comparar com referência (mesmo equipamento histórico, ou similar).

Análise de óleo

Para sistemas com óleo (redutores, hidráulicos):

  • Partículas de desgaste: indicam degradação.
  • Espectrometria identifica metal (Fe, Cu, Al) → origem do desgaste.
  • Viscosidade: degradação do óleo.
  • Água: contaminação.

Permite diagnóstico precoce sem desmontar máquina.

Bloco 7 · Ferramentas

Ferramentas básicas

  • Chaves: dinamométricas (aperto controlado), de tubo, sextavadas (Allen).
  • Extractores: para rolamentos e polias.
  • Prensa hidráulica: montagem/desmontagem de rolamentos.
  • Forno indutivo: aquecimento de rolamentos (60-120°C).
  • Banho de óleo: aquecimento alternativo.

Instrumentos de medição

  • Paquímetro, micrómetro: medições precisas.
  • Comparador (dial gauge): para alinhamento e batimento.
  • Termómetro IR / câmara térmica: termografia.
  • Acelerómetro + analisador: vibração.
  • Tacómetro: velocidade de rotação.
  • Endoscópio: inspecção interna sem desmontar.
  • Multímetro: para componentes eléctricos associados.

Software CMMS

Computerized Maintenance Management System — gere planos, ordens de trabalho, peças, indicadores:

  • SAP PM: standard em grandes empresas.
  • IBM Maximo: indústria pesada.
  • UpKeep, Fiix, eMaint: opções económicas (PMEs).

Funcionalidades:

  • Calendarização de manutenção preventiva.
  • Registo de avarias.
  • Stock de peças.
  • KPIs (MTBF, MTTR, OEE).
  • Histórico do equipamento.

Bloco 8 · Procedimentos

LOTO (Lockout/Tagout)

Antes de qualquer manutenção em máquina:

  1. Lockout: bloquear todas as fontes de energia (eléctrica, pneumática, hidráulica) com cadeado pessoal.
  2. Tagout: etiqueta com identificação do técnico e motivo.
  3. Verificar ausência de energia.
  4. Trabalhar.
  5. Reposição apenas pelo técnico que colocou o cadeado.

Standard industrial obrigatório. Acidentes em manutenção sem LOTO = causa #1 de fatalidades em indústria.

EPI específico

  • Calçado de segurança com biqueira de aço.
  • Luvas mecânicas (anti-corte, anti-perfuração).
  • Óculos panorâmicos.
  • Auriculares em zonas ruidosas (> 80 dB).
  • Capacete em zonas com risco de queda de objectos.
  • Avental se manipular óleo/massa.
  • Máscara se houver poeiras (oxidação, ferrugem).

Documentação

Toda intervenção deve gerar:

  • Ordem de trabalho (OT) descrevendo tarefa.
  • Relatório de execução: data, técnico, acção, peças usadas, tempo.
  • Histórico do equipamento actualizado.
  • Fotografias antes/depois se relevante.
  • Análise post-mortem se avaria significativa.

Em CMMS, tudo digital e rastreável.

UC02867 · resumo

  • Manutenção moderna = preditiva + proactiva > preventiva > correctiva.
  • OEE mede eficácia global.
  • Rolamentos: tipo correcto, montagem cuidada, lubrificação.
  • Transmissões: alinhamento crítico para vida útil.
  • Lubrificação: massa/óleo correctos; nunca demais nem de menos.
  • Vibração + termografia permitem diagnóstico precoce.
  • LOTO + EPI salvam vidas.
  • CMMS centraliza gestão.