Domine o Monitoramento de Desgaste de Correntes: Construa um Programa Confiável para Correntes Industriais

O monitoramento de desgaste de correntes faz parte de programas de confiabilidade de equipamentos desde que o primeiro elo foi forjado. É parte tão integral do programa de confiabilidade de uma organização que se tornou gíria da indústria, como na frase: “Uma corrente é tão forte quanto seu elo mais fraco.”

Correntes estão presentes em quase todo processo industrial. Encontram-se no sistema de transporte de manuseio de materiais de uma planta, componentes-chave na operação de talhas e guindastes, ou como parte da conexão que controla um dispositivo de parada de segurança.

Independentemente de sua função, a falha de qualquer componente que compõe uma corrente é custosa para o proprietário, senão desastrosa. Embora todos concordemos que uma falha de corrente é indesejável, o monitoramento de desgaste de correntes na indústria moderna permaneceu variado em sua abordagem e frequência.

Tipicamente, inspeções de confiabilidade de correntes são aplicadas através de procedimento de amostragem de inspeção periódica ou cronograma de substituição. Inspeções visuais são comumente aplicadas à inspeção de corrente para identificação de desgaste, o que consome tempo e tem tremenda dependência da experiência, atitude e conhecimento do processo do inspetor.

Tecnologia existe que torna essa abordagem custosa não mais a única via disponível para monitoramento de correntes aos departamentos de manutenção atuais. A aplicação de sistemas fotoelétricos ópticos infravermelhos permite inspeções mais precisas, menos caras e que resultam em informações de tendência para reduzir oportunidades de falha.

Exemplos de pinos de corrente desgastados identificados através do uso de um sistema de monitoramento de desgaste de corrente fotoelétrico infravermelho.

Explicação do Processo Fotoelétrico

A tecnologia fotoelétrica infravermelha é utilizada em muitos aspectos de nossas vidas diárias sem que a maioria de nós sequer perceba sua existência. Exemplos de detectores fotoelétricos incluem componentes de sensores nos mais avançados tipos de sistemas de segurança, controles de segurança em sistemas de fechamento de portas para elevadores e trânsito, e até como monitores de nível de enchimento de garrafas em sistemas de engarrafamento de alta produção.

As aplicações dessa tecnologia são certamente vastas e variadas. O princípio básico baseia-se em uma fonte de luz infravermelha (transmissor) que gera um feixe IR pulsado para uma série de sensores infravermelhos (receptor), que por sua vez monitoram esse feixe. A combinação do transmissor e um receptor é referida como detector fotoelétrico.

O transmissor e o receptor são instalados em lados opostos da área a ser monitorada, e um sinal é gerado quando o receptor detecta obstrução do feixe infravermelho pulsado. Um farol de carro e uma fotocélula poderiam ser usados em um projeto científico para criar um detector fotoelétrico muito rudimentar.

A adição de luz infravermelha a este processo deve-se à sua maior sensibilidade do receptor e penetração. A luz infravermelha é uma forma de radiação eletromagnética similar a sinais de rádio, luz visível e raios-X. Embora a energia infravermelha seja similar à luz visível e compartilhe muitas de suas características, a energia infravermelha é invisível ao olho humano devido à diferença em comprimentos de onda. A energia infravermelha tem comprimentos de onda de 0,75 mícrons a 1 milímetro.

As tampas dos detectores fotoelétricos são feitas de materiais especiais projetados para bloquear a luz visível enquanto permitem máxima penetração de energia IR. Isso permite o uso de detectores fotoelétricos infravermelhos em pisos de fábrica bem iluminados ou mesmo sob luz solar direta.

Perspectiva Histórica

Se a maioria das empresas documentasse seus programas de monitoramento de correntes, você não deveria se surpreender ao encontrar afirmações como: “Substitua a corrente quando o transportador falhar durante a produção”, ou “A última substituição de corrente foi há cerca de cinco anos, e está na hora.” Mesmo o que é visto como um programa proativo para monitoramento de desgaste de corrente historicamente usou o método de escolher uma amostra arbitrária de uma seção nominal de 3 metros de corrente e medi-la fisicamente para estiramento, o que indicaria desgaste. Obviamente, há um grau significativo de risco em usar essa abordagem.

Planos de amostragem dependem da amostra fornecer informação consistente com a condição de todo o sistema. Limitar a inspeção a uma seção de 3 metros de corrente dentro de um sistema de 300 metros cria uma situação onde a probabilidade de realmente amostrar a área de pior desgaste fornece “chances” de detecção que até um jogador de Las Vegas consideraria inaceitáveis.

Outra preocupação é quão precisas são as medições quando o dispositivo de medição é uma fita métrica de qualidade padrão de ferragem. A alternativa histórica — inspeção visual da corrente — certamente pode identificar desgaste da corrente, mas mais uma vez o cronograma de produção pode tolerar o tempo de inatividade extremo de uma abordagem tão intensiva em mão de obra, que precisa de uma corrente estacionária para fazer uma inspeção adequada? Muitos tipos de corrente são lubrificados ou pintados, e esses mesmos revestimentos que protegem a corrente de desgaste e corrosão mascaram indicadores típicos de desgaste ao realizar inspeções visuais.

A última abordagem frequentemente usada é a de substituição periódica baseada na idade da corrente. Esse sistema de assegurar confiabilidade da corrente pode ajudar a reduzir tempo de inatividade de produção, mas o custo de substituir corrente confiável apenas porque está na hora nunca pode ser recuperado.

Monitoramento de Desgaste de Corrente Fotoelétrico Infravermelho

Instrumentos fotoelétricos infravermelhos especificamente projetados para monitoramento de desgaste de corrente tipicamente usam tecnologia referenciada para medir com precisão a distância entre as bordas dianteiras de cada elo central da corrente. Com medições precisas elo a elo, esses monitores podem facilmente identificar elos ou pinos individuais que mostram sinais de desgaste anormal.

A unidade ilustrada abaixo é um dispositivo portátil operado por bateria capaz de monitorar todas as combinações de correntes de 3, 4 e 6 polegadas. Unidades alternadas estão disponíveis projetadas para corrente de passo único. Esses monitores são capazes de monitoramento em movimento da corrente para permitir que a inspeção seja realizada sem interrupção da produção.

Se unidades permanentemente instaladas são utilizadas, monitoramento contínuo da corrente pode ser realizado instantaneamente, identificando quaisquer elos de corrente que excedam os limites programados. Tanto unidades de monitoramento de status quanto unidades permanentemente instaladas identificam qualquer elo que esteja fora dos comprimentos pré-definidos através da iluminação de luzes de alarme identificando a área específica do problema. A maioria das unidades fornecerá ao operador opções de como os dados podem ser processados, incluindo vias alternadas para monitoramento, revisão de dados e identificação de áreas problemáticas.

Um sistema portátil de monitoramento de desgaste de corrente fotoelétrico infravermelho montado em um transportador.

Sistemas automatizados de identificação e marcação de anormalidades identificam cada elo que está acima do limite de desgaste, e se combinados com software de análise de tendência monitorando, seja varredura periódica ou contínua permitirá a substituição planejada de corrente apenas quando realmente necessária. O software de tendência requer um ponto de início/fim definido para permitir comparações precisas. Isso geralmente é conseguido através de um elo unicamente identificado instalado no sistema.

Uma opção para identificação de elo início/fim pode ser realizada montando permanentemente um conjunto de ímã na própria corrente, que automaticamente sinalizará a unidade para iniciar e parar as sessões de gravação de dados cada vez que o ímã passar pelos sensores da unidade. Esta opção fornece apresentação de dados facilmente compreensível.

Um exemplo de software de relatório mostrando gráfico de barras de medições de conjunto de elos.

Vários recursos únicos que podem ser obtidos de software especialmente projetado permitem ferramentas valiosas de análise como critérios de aceitação de comprimento de vão ajustáveis, faixas de medição de gravação de dados (elo individual, conjuntos de elos individuais ou seções de 3 metros), sobreposição de tendências e opções de gráficos.

Precisão

Em corrente de uso normal, a maioria do desgaste da corrente ocorre nos pontos de atrito. Os pontos de atrito são aquelas áreas onde o pino engata o elo central. O desgaste ocorre no próprio pino central, no interior do elo central ou na maioria dos casos uma combinação de ambos. Fabricantes fornecem gráficos de crescimento de substituição que fornecem um valor para determinar o comprimento máximo de “crescimento da corrente” recomendado como diretriz para substituição da corrente. Isso geralmente é baseado em dados de inspeção coletados da técnica comumente realizada de medição nominal de 3 metros. Um exemplo seria que uma seção de 3 metros de corrente nova medida a 305 cm deve ser substituída quando atingir 315 a 316 cm de comprimento.

Uma preocupação que deve ser reconhecida é que o desgaste pode ou não ser distribuído uniformemente naquela seção medida da corrente. O desgaste em um elo pode ser muito mais severo que em um elo adjacente. Esse tipo de condição apresenta a possibilidade de uma corrente à beira da falha medindo bem dentro de tolerâncias aceitáveis.

O uso de tecnologia de medição de elo individual elimina esse tipo de erro, aumentando a confiabilidade da inspeção e reduzindo o risco de falha catastrófica da corrente. Um sistema de varredura fotoelétrico infravermelho fornece precisão dentro de 0,5 mm. Isso é ainda mais significativo quando o usuário lembra que isso está sendo medido em corrente em movimento.

Este sistema está equipado com um sistema automático de marcação por spray de tinta projetado para marcar elos individuais que não são encontrados dentro de limites de tolerância aceitáveis.

Pessoal Operacional

Embora a operação de sistemas padrão de monitoramento de corrente fotoelétrico infravermelho não seja muito mais difícil que a operação de um computador pessoal típico, há considerações que devem ser avaliadas ao operar este tipo de sistema. A primeira e mais importante é segurança. Sempre que pessoal é requerido para trabalhar fisicamente ao redor de equipamentos industriais em movimento, há questões de segurança que precisam ser cuidadosamente monitoradas. No mínimo, o treinamento de segurança deve incluir treinamento OSHA e revisão de segurança específica da planta. Procedimentos de lockout-tagout também devem ser seguidos para prevenir movimento da corrente durante instalação e remoção do monitor.

Dependendo do tipo de unidade sendo inspecionada, o treinamento do operador precisa abordar operação de unidade de corrente motorizada (transportadores, guindastes, elevadores, etc.), instalação da unidade, requisitos de caminhada de linha, operação de software, armazenamento e recuperação de arquivos, e interpretação de dados. Frequentemente acesso bilateral à corrente não é possível e pode requerer recortes de visão. Esta operação requer um indivíduo que entenda os requisitos de carga de vários tipos de unidades para prevenir enfraquecimento estrutural de suportes necessários. Como este tipo de inspeção é baseada em confiabilidade e não é um código, critérios de aceitação precisam ser estabelecidos para fornecer dados úteis.

O desenvolvimento de tolerâncias de crescimento máximo requer indivíduos com experiência em seu desenvolvimento. Treinamento e experiência recomendados podem variar, mas uma boa diretriz incluiria 30 horas de treinamento em estilo sala de aula cobrindo todos os assuntos relacionados e um mínimo de seis meses de experiência prática antes de considerar um indivíduo qualificado para realizar inspeções independentemente.

A utilização de tecnologia fotoelétrica infravermelha para realizar monitoramento de corrente é um grande salto de melhoria nesta importante parte do programa de confiabilidade de uma empresa. A economia de custos por si só justifica a pesquisa quanto à aplicabilidade desta tecnologia.

Um exemplo recente de economia de custos foi desenvolvido por uma empresa de processamento de carne que usou a técnica de medição nominal de 3 metros para inspeção antes da implementação desta tecnologia. Em um período de dois anos, seus incidentes de quebra foram reduzidos em 100 por cento (de uma média de sete quebras por período de 12 meses para zero quebras não programadas).

Calculou-se que cada quebra custou à empresa US$ 2.416 em custos de reparo de manutenção, US$ 3.765 em tempo de mão de obra perdido e US$ 1.184 em receita de produção. O custo total para a empresa foi US$ 51.555 anualmente. Economias adicionais foram realizadas em extensão de vida da corrente, redução de estoque de peças de reposição, programação de manutenção planejada e substituição de corrente estendida.

Este é apenas um de muitos exemplos nos quais, se a confiabilidade da corrente é crítica para a produção da planta ou segurança do pessoal, a utilização de métodos de inspeção de elo individual são autofinanciáveis em sua aplicação.