Ei, as máquinas não devem se desgastar?

A velha expressão é que a morte e os impostos são as únicas certezas da vida. Alguns sugerem que o mesmo se aplica a máquinas. Sabemos que, se uma máquina gera lucro, são cobrados impostos sobre esse lucro. Mas e quanto à morte? A mortalidade da máquina também é inevitável?

Vamos olhar mais de perto. De acordo com o professor emérito do Instituto de Tecnologia de Massachusetts Ernest Rabinowicz, três coisas fazem com que as máquinas percam sua utilidade:obsolescência, acidentes e degradação da superfície.

Sem dúvida, a obsolescência é fundamental para a evolução da engenharia e da tecnologia. O velho deve abrir caminho para o novo. No entanto, algumas invenções têm ciclos de vida longos - a graxeira, por exemplo. Seu design mudou pouco desde que Oscar Zerk o inventou no início dos anos 1920, mas ainda é amplamente usado. O automóvel, por outro lado, é dinâmico e está em constante fluxo. Embora os carros clássicos vivam perpetuamente, a maioria dos carros enfrenta a obsolescência prática muito antes de se tornarem funcionalmente inoperantes.

Acidentes e outras formas de eventos de ação humana também podem colocar uma máquina em perigo iminente. Duas máquinas idênticas trabalhando em ambientes de trabalho idênticos, mas operadas por dois indivíduos diferentes, podem apresentar confiabilidade e longevidade operacional diferentes. As diferenças são tipicamente induzidas pelo operador (humano). As falhas de ação humana também se aplicam a erros no projeto e na fabricação de máquinas.

A terceira razão de Rabinowicz pela qual as máquinas perdem utilidade trata do mundo da tribologia (o estudo do desgaste, fricção e lubrificação). Ele descreve isso como degradação da superfície, que pode ser dividida em degradação química (corrosão) e danos mecânicos. A proteção das superfícies internas de uma máquina contra danos químicos (20 por cento) é amplamente afetada por condições controláveis. Considere as seguintes causas de danos químicos e o potencial para seu controle ou intervenção por práticas de manutenção:

• Lubrificantes com inibidores de corrosão de película barreira ineficazes ou danificados
• Lubrificantes sujeitos a oxidação rápida (produção de ácido)
• Lubrificantes de cárter com reserva de alcalinidade prejudicada (neutralização de ácido)
• Intervalos de troca de óleo estendidos além do limite
• Contaminação do óleo por água e / ou ácidos do ambiente de trabalho
• Crescimento descontrolado de contaminação biológica
• Espaço úmido de tanques, reservatórios e outros compartimentos de lubrificação
• Altas temperaturas de operação
• Uso impróprio de aditivos anti-arranhões quimicamente agressivos
• Preservação inadequada de equipamentos armazenados ou armazenados e proteção inadequada contra umidade e agentes de corrosão
• Lubrificantes incompatíveis com vedantes, produtos químicos de processo, metalurgia de máquinas ou tratamentos de superfície

A degradação mecânica da superfície é dividida em abrasão, fadiga e aderência. Vamos examinar esses modos de desgaste que correspondem a cerca de 50 por cento do motivo pelo qual as máquinas são retiradas de serviço. Mais especificamente, vamos considerar até que ponto essa destruição pode ser controlada ou interrompida.

Ernest Rabinowicz do MIT descreveu as causas relacionadas à perda de utilidade das máquinas.

Abrasão de dois corpos

Talvez 20 a 30 por cento do desgaste abrasivo seja de dois corpos. Nesse caso, duas superfícies deslizam uma contra a outra, como um eixo girando dentro de um mancal estacionário. As asperezas (pontos altos) da superfície mais dura (eixo) tendem a arar ou arrancar a superfície mais macia como uma lima.

Isso pode ser controlado? Não em todos os casos, mas provavelmente pode na maioria dos casos. Uma ampla geração de filme de óleo é tudo o que é necessário. Isso pode ser projetado na máquina por meio da seleção adequada da configuração e do tamanho do rolamento, por exemplo. Temperatura operacional e espessura do filme de impacto da viscosidade do lubrificante também. Condições mecânicas importantes, como desalinhamento, desequilíbrio, sobrecarga, partidas a seco e desacelerações repentinas também desempenham um papel vital e geralmente são controláveis.

Abrasão de três corpos

Quando um corpo estranho sólido é interposto entre duas superfícies em movimento deslizante relativo, pode ocorrer uma forma mais severa e comum de destruição da superfície. Este corpo estranho é uma partícula dura na faixa de tamanho geral da espessura do filme de óleo. Essas partículas, normalmente invisíveis a olho nu, têm o potencial de ser extremamente destrutivas.

Uma partícula do tamanho certo pode funcionar como uma ferramenta de corte microscópica para produzir sulcos na superfície oposta. No entanto, ao contrário da abrasão de dois corpos em que a superfície macia desempenha um papel sacrificial, na abrasão de três corpos, a partícula pode infligir danos iguais em superfícies duras e macias. Alguns pesquisadores acreditam que a abrasão de três corpos é responsável por até 80% de todo o desgaste em máquinas.

A abrasão de três corpos pode ser controlada? Absolutamente. A grande maioria das partículas microscópicas se origina como poeira do terreno, anteriormente transportada pelo ar. Quando os contaminantes transportados pelo ar são ingeridos na máquina e misturados com o óleo ou graxa, ocorre falha da ação humana. É ação humana porque essas partículas da tripulação de demolição não fazem parte da lista de materiais original da máquina. Eles foram autorizados a entrar durante a operação, muitas vezes devido a negligência e práticas de manutenção inadequadas. Com o tempo, um óleo pode se tornar mais um composto de brunimento do que um meio lubrificante.

Fadiga

Fadiga é um termo amplo que pode se relacionar à fadiga de flexão (por exemplo, um dente de engrenagem) em uma escala macro ou fadiga de contato (por exemplo, corrosão) em uma escala micro. O último é o caso dominante e ocorre normalmente em contatos de rolamento, como na linha de passo dos dentes da engrenagem e na zona de carga das pistas do rolamento do corpo do rolamento. Normalmente inicia como micro-corrosão e, em seguida, avança para macro-corrosão. Um estágio final seria grandes spalls destrutivos.

A fadiga por contato é maior quando as cargas podem se concentrar nas asperezas da superfície, saliências de amassados ​​e onde as partículas atravessam as superfícies sob carga. A fadiga da superfície é influenciada por várias condições, incluindo rugosidade da superfície, dureza da superfície, viscosidade, coeficiente de pressão-viscosidade do fluido, cargas e velocidades operacionais, contaminação por umidade e distribuição de tamanho de partícula. Com poucas exceções, a maioria dessas condições está dentro da esfera de controle, seja no estágio de projeto da máquina ou em um estágio de operação e manutenção. Um grande fabricante de rolamentos de elemento rolante afirmou que seus rolamentos podem ter "vida infinita quando partículas maiores do que a película de óleo são removidas do óleo".

Desgaste adesivo

Ao contrário da fadiga superficial que leva tempo para iniciar, o desgaste do adesivo pode ocorrer imediatamente. Sob severas condições de limite de deslizamento, superfícies de metais semelhantes podem literalmente soldar por pontos. Máquinas pesadamente carregadas e de movimento lento são as mais sujeitas ao desgaste adesivo - especialmente se as superfícies deslizarem por uma distância considerável, criando calor de atrito (por exemplo, grandes dentes de engrenagem de engrenagem).

Também conhecido como arranhão e escoriação, o desgaste do adesivo pode ser o menos controlável em comparação com a fadiga de contato e a abrasão. Mais frequentemente, é a extensão ou taxa de desgaste que é mais controlável. Quando as máquinas são bem projetadas, bem fabricadas, devidamente comissionadas e operadas dentro de cargas e velocidades nominais, o desgaste do adesivo geralmente é mínimo. No entanto, quando as cargas são excessivamente altas, pode haver a necessidade de implantar aditivos tensoativos ou lubrificantes sólidos.

As máquinas não simplesmente morrem ... elas são assassinadas

Para algumas máquinas, tentar interromper o progresso do desgaste é como tentar desafiar a gravidade. Não podemos escapar do inevitável. Muitas máquinas talvez já estejam no suporte de vida - elas estão muito danificadas. No entanto, isso é apenas para algumas máquinas, não todas. Uma alta porcentagem de máquinas lubrificadas em serviço normal pode ter uma vida útil aparentemente infinita. Eles são menos sujeitos a desgastes e falhas quando bem mantidos. Isso se deve às muitas razões que acabamos de discutir em relação ao ambiente e às condições operacionais às quais expomos as superfícies de nossa máquina.

Você provavelmente já ouviu a palavra "risco" definida como a probabilidade de falha multiplicada pela consequência da falha. Quando se trata de confiabilidade da máquina, a consequência da falha pode não estar sob controle prático, mas a probabilidade de falha pode estar.

Este artigo descreveu o impacto vital da ação humana na confiabilidade da máquina. A frequência de falhas de agência humana tende a ser inversamente proporcional a fatores como treinamento, métricas de desempenho e cultura de confiabilidade.

Considere o seguinte:Alguns profissionais da fábrica acreditam que a manutenção tem dois problemas:

1. Está quebrado porque não trabalhamos nele.
2. Está quebrado porque nós trabalhamos nisso.

Este é o paradoxo da manutenção, sem dúvida. Qualquer pessoa na área de manutenção provavelmente já experimentou isso em primeira mão. No entanto, a resposta para resolver o paradoxo está dentro, simplesmente reafirmando os problemas da seguinte forma:

1. Está quebrado porque não sabíamos como evitar que ele quebrasse. Ou está quebrado porque não sabíamos que estava quebrando e, portanto, não funcionamos nisso.
2. Está quebrado porque não sabíamos que não estava quebrando e trabalhamos nisso de qualquer maneira. Ou está quebrado porque não sabíamos como trabalhar nele poderia quebrá-lo.

“Nós não sabíamos” é a frase comum e operativa. Como o desgaste, é controlável, mas apenas quando uma iniciativa é tomada para capacitar as organizações de manutenção por meio do conhecimento.

Então, não, as máquinas não devem se desgastar. Ainda assim, eles costumam fazer. Se você investigar o motivo, provavelmente descobrirá que eles foram, de fato, assassinados. Se você seguir a trilha da causa raiz, provavelmente encontrará uma arma fumegante nas mãos de um ou mais indivíduos bem-intencionados (operador, artesão, mecânico, engenheiro, etc.) que simplesmente não conheciam nada melhor.

Jim Fitch, o presidente e consultor técnico sênior da Noria Corporation, tem uma vasta experiência "nas trincheiras" em lubrificação, análise de óleo, tribologia e investigações de falha de maquinário. Sua lista de clientes inclui empresas como Michelin, Timken, John Deere, Caterpillar, Duke Energy, International Paper, Cummins e U.S. Steel.