UC02948

Efetuar o diagnóstico e reparação de avarias em equipamentos industriais

Curso profissional · 25h · TMIM

Índice

  1. Metodologia de Diagnóstico — FMEA, árvore de falhas, diagrama de Ishikawa, 8D
  2. Técnicas de Diagnóstico — análise de vibração (FFT, espectros), termografia, óleo, ultrassom
  3. Diagnóstico Mecânico — rolamentos (ruído, temperatura, vibração), acoplamentos, transmissões
  4. Diagnóstico Eléctrico — motor eléctrico (curvas de arranque, isolamento, desequilíbrio), variadores
  5. Diagnóstico de Sistemas Fluídicos — vazamentos, pressão, caudal, temperatura, pneumática/hidráulica
  6. Documentação e CMMS — registo de avarias, histórico, plano correctivo, KPIs de manutenção

Bloco 1

Metodologia de Diagnóstico

FMEA — Failure Mode and Effects Analysis

Estrutura FMEA:

Componente Modo de Falha Efeito Causa S O D RPN
Rolamento Pitting Vibração excessiva Lubrificação insuficiente 6 4 3 72
Correia Rotura Paragem máquina Tensão excessiva 8 3 2 48
Vedante Fuga Contaminação óleo Desgaste 5 5 4 100

RPN = S × O × D (Risk Priority Number)

  • S: Severidade (1–10)
  • O: Ocorrência (1–10)
  • D: Detectabilidade (1–10)
  • RPN > 100 → acção correctiva prioritária

8D — 8 Disciplinas

D Nome Acção
D1 Equipa Formar equipa multidisciplinar
D2 Descrição do problema O quê, quando, onde, quem, como
D3 Acção de contenção Solução imediata (provisória)
D4 Causa raíz Análise de causa raíz (5 Porquês, Ishikawa)
D5 Acções correctivas permanentes Solução definitiva
D6 Implementação Executar e validar
D7 Prevenção recorrência Actualizar FMEA, procedimentos
D8 Reconhecer a equipa Fechar o 8D, comunicar resultados

Diagrama de Ishikawa (Espinha de Peixe)

                    PROBLEMA: VIBRAÇÃO EXCESSIVA NA MÁQUINA
                                        │
          ┌─────────────────────────────┴──────────────────────────┐
     MÁQUINA                                                    MANUTENÇÃO
  ├── Desalinhamento                                          ├── Lubrif. insuficiente
  ├── Desbalanceamento                                        ├── Folga de segurança alta
  └── Desgaste rolamentos                                     └── Não respeitou torques

     MATERIAL                                                    MÉTODO
  ├── Material de rol. incorrecto                            ├── Montagem incorrecta
  └── Vedante inadequado                                     └── Alinhamento não verificado

     MÃO-DE-OBRA                                               MEDIÇÃO
  ├── Formação insuficiente                                  ├── Sensor mal posicionado
  └── Não seguiu procedimento                                └── Frequência de inspecção baixa

Bloco 2

Técnicas de Diagnóstico

Análise de Vibração — FFT

Frequências características de rolamento:

Onde:

  • n = número de elementos rolantes
  • d = diâmetro do elemento rolante
  • D = diâmetro primitivo da pista
  • α = ângulo de contacto
  • N_rot = velocidade de rotação [rpm]

Espectro de Vibração — Interpretação

Frequência dominante Causa provável
1× rpm Desbalanceamento, curvatura do veio
2× rpm Desalinhamento angular
1× + 2× rpm + sub-harmónicas Folga mecânica
BPFO Defeito na pista exterior do rolamento
BPFI Defeito na pista interior do rolamento
BSF Defeito no elemento rolante (bola/rolo)
z × rpm (z = nº dentes) Engrenagem, pass frequency
Sinais de alta frequência (kHz) Fase inicial de defeito de rolamento

Termografia e Análise de Óleo

Termografia infravermelha:

  • Câmara termográfica mede temperatura superficial sem contacto
  • ΔT > 10°C vs. componente similar → suspeita de anomalia
  • ΔT > 30°C → acção correctiva urgente
  • Aplicações: quadros eléctricos (conexões soltas), rolamentos, fricção mecânica, motores

Análise de óleo lubrificante:

Parâmetro Indicador de
Viscosidade Degradação térmica, contaminação
Teor de partículas metálicas (Fe, Cu, Al) Desgaste de componentes específicos
Água (% em volume) Condensação, fuga de arrefecedor
pH/TAN (Total Acid Number) Oxidação, degradação ácida
Partículas por ferrografia Tipo de desgaste (abrasivo, adesivo, fadiga)

Bloco 3

Diagnóstico Mecânico

Diagnóstico de Rolamentos

Sintomas e causas:

Sintoma Causa provável Diagnóstico confirmatório
Ruído constante de chiado Lubrificação insuficiente Temperatura elevada + análise de óleo
Ruído pulsante a 1× rpm Carga excessiva localizada Espectro de vibração: BPFO ou BPFI
Temperatura > 80°C (rolamento) Lubrificação excessiva ou insuficiente Verificar quantidade e tipo de massa
Vibração em alta frequência (kHz) Início de defeito na pista SEE/HFD ou envelope analysis
Vibração crescente ao longo do tempo Propagação de defeito Tendência (trend) no CMMS

Critérios de substituição ISO 10816:

Classe máquina Zone A (novo) Zone B (ok) Zone C (vigilância) Zone D (parar)
Pequenas máquinas < 2,3 mm/s 2,3–4,5 4,5–7,1 > 7,1
Médias máquinas < 3,5 mm/s 3,5–7,1 7,1–11 > 11

Diagnóstico de Acoplamentos e Transmissões

Desalinhamento angular vs. paralelo:

DESALINHAMENTO ANGULAR:           DESALINHAMENTO PARALELO:
      ┌──┐  ┌──┐                       ┌──┐
      │  │  │  │                       │  │
  ──────  ╲  ──────                ──────  ──────
            ╲                              │
        (eixos cruzam)                (eixos paralelos)
 Espectro: 2× rpm dominante        Espectro: 2× rpm

Diagnóstico de correia dentada:

  • Correia frouxa: vibração com frequência de passagem dos dentes irregular
  • Correia com defeito: pico na frequência = 1/período de defeito

Diagnóstico de engrenagem:

  • Frequência de engrenagem = z × f_rot (z = número de dentes)
  • Sidebands (bandas laterais) em torno da GMF → desgaste ou erro de passo

Bloco 4

Diagnóstico Eléctrico

Diagnóstico de Motor Eléctrico de Indução

Análise da curva de arranque (corrente vs. tempo):

Corrente (A)
    │
 6× In ─┤    ┌─┐  ← Pico de arranque (I_arranque ≈ 5–7× I_nominal)
        │   / │ \
        │  /  │  \───────────────── I nominal (operação estável)
    In ─┤ /   │
        │/    │
        └─────────────────────── Tempo
        t=0  t_arranque

Causas de arranque prolongado ou falha de arranque:

  • Tensão insuficiente (< 90% da nominal) → corrente alta, calor excessivo
  • Carga mecânica excessiva → motor não atinge velocidade nominal
  • Enrolamento em curto → assimetria de corrente, vibração a 2× f_rede

Medição de Isolamento e Desequilíbrio

Teste de isolamento (megóhmetro/Megger):

Tensão nominal motor Tensão de teste Isolamento mínimo
< 250 V 500 V DC ≥ 1 MΩ
250–1000 V 1000 V DC ≥ 1 MΩ
1–6 kV 2500 V DC ≥ 100 MΩ

Regra prática: R_isolamento [MΩ] ≥ tensão nominal [kV] + 1

Desequilíbrio de tensão e corrente:

íãáéãé

NEMA MG1: desequilíbrio de tensão > 1% → reduzir carga ou investigar alimentação

Bloco 5

Diagnóstico de Sistemas Fluídicos

Diagnóstico de Circuitos Hidráulicos

Procedimento de diagnóstico passo a passo:

SINTOMA: CILINDRO HIDRÁULICO NÃO AVANÇA

1. Verificar pressão de trabalho (manómetro)
   └─ Pressão = 0 → problema na bomba ou motor hidráulico
   └─ Pressão baixa → válvula de alívio ajustada demasiado baixa ou com fuga

2. Verificar temperatura do óleo
   └─ T > 60°C → arrefecimento insuficiente ou sobrecarga

3. Verificar nível do óleo
   └─ Nível baixo → fuga externa ou consumo excessivo pelo circuito

4. Verificar caudal da bomba
   └─ Caudal baixo → desgaste da bomba (folgas internas)

5. Verificar válvula direccional
   └─ Com multímetro: verificar tensão na solenoide (24 VDC)
   └─ Com manómetro: pressão A e B diferem do esperado → válvula bloqueada

Diagnóstico Pneumático — Fugas de Ar

Detecção de fugas:

  • Espuma de sabão: aplicar na tubagem ou conexão suspeita
  • Detector de ultrassom (40 kHz): detecta turbulência sonora de fugas de ar a distância
  • Queda de pressão em teste estático: fechar todas as saídas; medir queda de pressão em 5 min

Custo das fugas de ar comprimido:

Caudal fuga ≈ 0,9 L/min por orifício de Ø1 mm a 6 bar

Para compressor de 37 kW, eficiência 6 m³/min a 7 bar:

  • Custo energia: 0,12 €/kWh × 8 h/dia × 250 dias = 88 800 €/ano para funcionamento contínuo
  • Uma fuga de 1% do caudal = 888 €/ano de energia desperdiçada

Bloco 6

Documentação e CMMS

Registo de Avarias e CMMS

Campos obrigatórios num registo de ordem de trabalho (OT):

  • Data/hora da ocorrência
  • Equipamento (código de activo)
  • Descrição do sintoma (o técnico observou)
  • Diagnóstico (causa identificada)
  • Acção realizada (substituição, ajuste, limpeza)
  • Peças/materiais usados (referência, quantidade, custo)
  • Tempo de intervenção
  • Técnico responsável
  • Estado final (resolvido / em acompanhamento / peça em encomenda)

Sistemas CMMS comuns: SAP PM, Maximo, Infor EAM, Fracttal, eMaint, Maintenance Connection

KPIs de Manutenção

KPI Fórmula Referência
MTBF Tempo total / Número de avarias Quanto maior, melhor
MTTR Tempo em avaria / Número de avarias Quanto menor, melhor
Disponibilidade A MTBF / (MTBF + MTTR) ≥ 95% (produção)
OEE Disponibilidade × Performance × Qualidade ≥ 85% (classe mundial)
Custo manutenção / RAB Custo total manutenção / Replacement Asset Base < 3% (excelente)
% Manutenção preventiva Horas PM / Horas totais × 100 ≥ 70%
% Manutenção correctiva Horas CM / Horas totais × 100 ≤ 30%

Resumo da UC02948

Competências adquiridas:

  • Aplicar metodologias estruturadas de diagnóstico (FMEA, 8D, Ishikawa)
  • Interpretar espectros de vibração e identificar defeitos em rolamentos e engrenagens
  • Diagnosticar avarias em motores eléctricos (isolamento, desequilíbrio, arranque)
  • Diagnosticar avarias em sistemas hidráulicos e pneumáticos
  • Registar avarias em CMMS e calcular KPIs de manutenção

Avaliação: Ficha 1 (vibração + rolamentos) + Ficha 2 (motor eléctrico + 8D) + Projecto (diagnóstico completo 10h)

NOTAS DO PROFESSOR 📖 FMEA prioriza o risco antes da falha O FMEA é uma ferramenta proactiva: lista os modos de falha possíveis e classifica cada um pela gravidade, frequência e dificuldade de detecção. O produto destes três factores, o RPN, ordena objectivamente onde investir esforço de manutenção, evitando que se gaste tempo no que falha pouco e se ignore o que falha em silêncio. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Explicar os três factores S, O e D e como se atribuem na prática • Mostrar porque um RPN alto pode vir de baixa detectabilidade, não só severidade • Aplicar a um equipamento da escola para definir prioridades de manutenção

NOTAS DO PROFESSOR 📖 8D estrutura a resolução de problemas O método 8D dá disciplina a uma reparação: primeiro contém o problema para não parar a produção, depois procura a causa raiz e só então aplica a solução permanente. A separação entre acção de contenção (D3) e correctiva (D5) é o que distingui apagar fogos de resolver de vez. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Distinguir acção de contenção provisória de acção correctiva permanente • Ligar o D4 às ferramentas de causa raiz (5 Porquês, Ishikawa) • Sublinhar o D7 como prevenção da recorrência via actualização do FMEA

NOTAS DO PROFESSOR 📖 Ishikawa organiza a procura da causa O diagrama de espinha de peixe força a equipa a olhar para todas as famílias de causas possíveis — máquina, método, material, mão-de-obra, medição e manutenção — em vez de fixar na primeira hipótese. É uma ferramenta de brainstorming estruturado que destapa causas que ficariam esquecidas numa análise apressada. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Apresentar os 6M como categorias para não esquecer causas • Construir um Ishikawa em conjunto para uma avaria recente da oficina • Mostrar como o diagrama prepara o terreno para os 5 Porquês

NOTAS DO PROFESSOR 📖 Cada defeito tem a sua frequência A análise de vibração por FFT decompõe o sinal em frequências, e cada defeito de rolamento gera uma frequência característica calculável a partir da sua geometria. As fórmulas BPFO e BPFI permitem prever onde aparecerá o pico no espectro, transformando o diagnóstico de auditivo em quantitativo. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Explicar a ideia de que defeitos diferentes geram frequências diferentes • Mostrar o que cada variável da fórmula representa fisicamente no rolamento • Antecipar que o próximo slide liga estas frequências às causas no espectro

NOTAS DO PROFESSOR 📖 Ler o espectro como impressão digital da avaria Esta tabela é o dicionário de tradução do diagnóstico vibratório: um pico a 1x rpm aponta desbalanceamento, a 2x rpm desalinhamento, e as frequências de rolamento revelam defeitos nas pistas. Saber que a falha começa em alta frequência (kHz) permite detectar o problema cedo, muito antes de ser audível. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Distinguir as assinaturas de desbalanceamento, desalinhamento e folga • Explicar porque os defeitos de rolamento aparecem primeiro em alta frequência • Treinar a leitura de um espectro real com picos identificáveis

NOTAS DO PROFESSOR 📖 Termografia e óleo: diagnóstico sem desmontar A termografia e a análise de óleo são técnicas não intrusivas que dão pistas antes da falha. O calor anormal revela conexões soltas e fricção; o óleo, como o sangue da máquina, carrega no seu desgaste metálico a história do que se passa nos componentes internos. Ambas permitem decidir intervir sem abrir o equipamento. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Explicar o critério de delta de temperatura entre componentes semelhantes • Relacionar partículas de Fe, Cu ou Al com o componente que se desgasta • Mostrar como a presença de água no óleo aponta fuga de arrefecedor

NOTAS DO PROFESSOR 📖 Do sintoma do rolamento à decisão de troca O rolamento avisa de várias formas — ruído, calor, vibração — e cada sintoma aponta uma causa provável que se confirma com a técnica certa. A norma ISO 10816 dá o critério objectivo de decisão: as zonas A a D dizem se a máquina está nova, aceitável, em vigilância ou se deve parar já. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Cruzar sintoma e diagnóstico confirmatório para cada caso da tabela • Explicar as quatro zonas da ISO 10816 e a decisão associada a cada uma • Reforçar o valor da tendência (trend) no CMMS para antecipar a falha

NOTAS DO PROFESSOR 📖 Alinhamento e transmissões na vibração O desalinhamento, angular ou paralelo, é uma das causas mais comuns de avaria prematura e revela-se tipicamente num pico a 2x rpm. Nas transmissões, a frequência de engrenagem e as suas bandas laterais contam o estado dos dentes. Reconhecer estas assinaturas evita substituir rolamentos quando o verdadeiro problema é o alinhamento. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Distinguir desalinhamento angular de paralelo e o seu efeito no espectro • Explicar a frequência de engrenagem (z x f_rot) e o que são sidebands • Reforçar que corrigir o alinhamento prolonga a vida dos rolamentos

NOTAS DO PROFESSOR 📖 O arranque revela a saúde do motor A curva de corrente no arranque é uma janela para o estado do motor: o pico de cinco a sete vezes a corrente nominal é normal, mas um arranque que demora demasiado ou não conclui aponta tensão insuficiente, carga excessiva ou enrolamento em curto. Saber ler este transitório evita confundir um problema de alimentação com um defeito do motor. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Explicar porque o pico de arranque é elevado e por que dura pouco • Relacionar tensão baixa com sobreaquecimento por corrente prolongada • Associar a vibração a 2x frequência da rede a defeitos de enrolamento

NOTAS DO PROFESSOR 📖 Isolamento e equilíbrio protegem o motor O ensaio de isolamento com megóhmetro mede a saúde da camada que separa os enrolamentos da massa, e a sua degradação antecede curtos e queimas. O desequilíbrio de tensão, mesmo pequeno, provoca aquecimento desproporcional segundo a NEMA MG1, por isso vigiar ambos é prevenção eléctrica básica. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Demonstrar o uso do megóhmetro e a escolha da tensão de teste • Aplicar a regra prática R ≥ tensão nominal em kV mais um • Explicar porque 1% de desequilíbrio de tensão é tão prejudicial

NOTAS DO PROFESSOR 📖 Diagnóstico hidráulico segue a energia do fluido Num circuito hidráulico, o diagnóstico avança seguindo a cadeia de energia: pressão, temperatura, nível, caudal e por fim a válvula direccional. O manómetro e o multímetro são os instrumentos de leitura que distinguem um problema da bomba de uma válvula presa ou de uma solenoide sem tensão. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Percorrer a sequência lógica de verificação passo a passo • Explicar como a pressão zero versus baixa aponta causas diferentes • Mostrar a verificação da solenoide com multímetro antes de culpar a mecânica

NOTAS DO PROFESSOR 📖 Fugas de ar: invisíveis mas caras As fugas de ar comprimido são o desperdício mais subestimado da indústria porque não param a produção, mas consomem energia continuamente. As técnicas de deteção vão da espuma de sabão ao ultrassom, e o exercício de custo mostra que mesmo uma fuga pequena se traduz em centenas de euros por ano. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Comparar os métodos de deteção e quando usar cada um • Trabalhar o cálculo de custo de uma fuga para sensibilizar para o problema • Defender campanhas periódicas de deteção e reparação de fugas

NOTAS DO PROFESSOR 📖 O registo da avaria vale tanto como a reparação Uma reparação não documentada perde-se: o registo da ordem de trabalho no CMMS constrói o histórico que alimenta a análise de tendências e a manutenção preventiva. Preencher bem sintoma, diagnóstico, acção e peças usadas é o que transforma intervenções isoladas em conhecimento organizacional. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Justificar cada campo obrigatório da ordem de trabalho • Mostrar como o histórico permite detetar avarias recorrentes • Apresentar um CMMS real e a sua importância na manutenção moderna

NOTAS DO PROFESSOR 📖 KPIs medem a saúde da manutenção Os indicadores como MTBF, MTTR, disponibilidade e OEE transformam a manutenção de um centro de custo num processo medível e melhorável. A relação entre manutenção preventiva e correctiva é particularmente reveladora: uma equipa saudável vive sobretudo da preventiva, não a apagar fogos. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Distinguir MTBF (fiabilidade) de MTTR (rapidez de reparação) • Explicar como a disponibilidade resulta de ambos e o significado do OEE • Discutir a meta de 70% de preventiva como sinal de maturidade

NOTAS DO PROFESSOR 📖 Do método à reparação documentada O resumo encerra um percurso que liga metodologia, técnicas de medição, diagnóstico por especialidade e documentação. A mensagem central é que diagnosticar bem é tão importante como reparar: substituir peças sem perceber a causa só adia a próxima avaria. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Recapitular a sequência método, medição, diagnóstico e registo • Esclarecer o que cada ficha e o projecto avaliam • Orientar o projecto de diagnóstico completo como síntese da UC