Como comissionar equipamentos para uma melhor gestão de ativos

Não seria bom se cada novo equipamento ou sistema funcionasse perfeitamente desde o momento em que foi instalado e iniciado até que a primeira falha ocorresse muitos anos depois. Isso seria uma exceção com a maioria dos equipamentos industriais.

Quando se trata de configurar o equipamento, podemos descobrir que alguns componentes foram danificados durante o transporte, o engenheiro de campo tem pouca experiência ou estamos fazendo o teste beta em um novo design (quer tenhamos concordado com isso ou não). O mesmo pode se aplicar a equipamentos reabilitados sendo instalados na aplicação e posição originais.

Por que os carros saem de uma linha de montagem e raramente apresentam sérios problemas de garantia? A razão é que os fabricantes de automóveis testam, melhoram e inspecionam exaustivamente o design e os processos de produção em milhares de carros. O equipamento industrial tende a funcionar em pequenos lotes de fabricação; portanto, nem todos os bugs são resolvidos.

É por isso que o comissionamento de equipamentos industriais é uma arte, e uma arte necessária. Chamo isso de arte porque, por definição, montar novos equipamentos requer criatividade, habilidade artesanal e raciocínio dedutivo. Esses mesmos atributos se aplicam a uma arte em todos os sentidos da palavra.

Minha instalação, Upper Occoquan Service Authority (UOSA), amadureceu sua abordagem de manutenção e gerenciamento de ativos ao ponto em que focar no comissionamento é o próximo passo lógico. Esse pensamento surgiu como parte de nossa busca geral pelas melhores práticas em confiabilidade e gerenciamento de ativos.

Deixar de seguir um processo de comissionamento é equivalente a instalar sua próxima falha. O comissionamento adequado do equipamento pode estender a vida útil, que é uma meta importante no gerenciamento de ativos. Portanto, o comissionamento é um componente essencial de um bom programa de gerenciamento de ativos.

Após vários anos projetando e implementando processos de suporte de manutenção, verificaremos a confiabilidade aprimorada rastreando o tempo médio entre falhas (MTBF), tempo médio de reparo (MTTR) e disponibilidade do equipamento.

Uma filosofia de comissionamento

Os desafios básicos na configuração de equipamentos novos ou reabilitados são bastante universais. Eles se resumem em antecipação de problemas, percepção de problemas e correção de problemas. Vamos pegar essas palavras (antecipação, percepção e correção) e examinar como elas se aplicam ao processo de comissionamento.

Pode ser difícil imaginar como antecipar problemas, mas um bom ponto de partida é pesquisar históricos de reparos. Os históricos de reparos podem dizer o que quebrou, quando, por que, como, onde e quem estava envolvido. Isso pressupõe que sua empresa tenha históricos de reparos precisos em um CMMS. Se os históricos de reparo não forem de qualidade suficiente, melhore-os conforme necessário. Entrevistas com seus operadores e outros que possuem e operam o mesmo equipamento não têm preço.



Como parte de um plano de comissionamento, esse valioso conhecimento precisa ser registrado em um formato recuperável. Esta é uma parte central do plano - a estrutura para registrar informações. Pense nisso como as regras de um jogo. A estrutura para gravação deve estar disponível para os usuários participantes. A capacidade de alterar entradas nos registros deve ser monitorada e controlada para garantir consistência e precisão.

Se o equipamento a ser comissionado é composto de subconjuntos de componentes familiares, então as falhas previstas podem ser definidas por componentes individuais. Por exemplo, um soprador centrífugo deve ter um gráfico da curva de desempenho, um limite de vibração permitido e outras especificações. Quando o soprador opera fora de qualquer um desses valores, uma investigação é necessária e seguida pela ação corretiva apropriada.

Alguns problemas surgem tão lentamente que não são detectados até que o dano ocorra. Isso é uma falha de percepção. É aqui que é necessário determinar os pontos de teste vitais e estabelecer os valores aceitáveis. Às vezes não sabemos o que é aceitável; é aqui que consultar o fabricante ou outros com equipamentos semelhantes fornece orientação.

Uma vez que a origem do problema tenha sido estabelecida de forma decisiva, a próxima etapa é a correção. A solução deve tratar o problema central. Por exemplo, se for detectado um desequilíbrio de velocidade de rotação única, equilibre o corpo em rotação. Se a estrutura da máquina tiver uma ressonância harmônica de forma que a menor excitação cause vibração destrutiva, trate da rigidez da estrutura.

Quando as medidas corretivas forem concluídas, verifique se as melhorias previstas são perceptíveis. Use ferramentas de medição para verificar se a correção fez o que deveria fazer. É aqui que as ferramentas PdM brilham - análise de vibração, detecção de ultrassom, assinaturas de corrente do motor, análise de óleo e termografia.

Nenhum dos esforços mencionados acima produzirá os resultados desejados, a menos que uma ação seja tomada. Faça algo e documente o que foi feito. Isso aumenta o valor do projeto de comissionamento.

Preparação para o comissionamento

É essencial familiarizar-se totalmente com o equipamento que está sendo comissionado. Isso significa ler os manuais com antecedência (se possível), ler as folhas avulsas dos componentes, estudar o manual de operações, fazer com que o fabricante responda às suas dúvidas e contatar outras pessoas com o mesmo equipamento para saber como eles foram bem-sucedidos.

É útil visitar instalações onde equipamentos semelhantes estão operando com sucesso ou sem sucesso. Converse com os operadores e pessoal de manutenção, pois eles têm uma conexão íntima com o equipamento.

Eu estava conversando com um amigo eletricista sobre alguns dos trabalhos mais interessantes e difíceis que fizemos ao longo dos anos. Estávamos discutindo como encaixar fios em uma caixa de junção congestionada. Meu amigo disse:“Você precisa ter um plano”. Isso ficou comigo porque mostra que mesmo a tarefa mais mundana, como preparar fios em um espaço apertado, requer um plano.

O comissionamento também requer um plano. Um plano nada mais é do que um conjunto bem elaborado de diretrizes que podem incorporar regras, desenhos, listas de verificação e procedimentos. Um plano de comissionamento é algo como uma receita culinária; você o segue, mas ajusta conforme necessário com base na experiência.

O plano

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  Selecione um líder de projeto - aquele que terá tempo e temperamento para comandar os recursos de maneira eficaz
  
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  Defina os requisitos absolutos para uma operação aceitável - que trabalho o equipamento deve fazer?
  
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  Identifique e resolva os modos de falha previstos para o sistema geral e todos os subsistemas.
  
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  Verifique se as condições de operação (conforme especificado pelo vendedor do equipamento) serão atendidas - ou seja, as condições ambientais de operação (temperatura, umidade, pressões, tensão, etc.).
  
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  Defina as etapas de teste necessárias e a ordem dessas etapas no processo de comissionamento. Essas etapas são derivadas da experiência, conhecimento e pesquisa.
  
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  Defina os conjuntos de habilidades necessários - mecânicas, elétricas, controles e engenharia
  
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  Programe os recursos e pessoal para cumprir as etapas definidas
  
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  Registre as observações e os valores dos pontos de teste medidos (percebidos) durante cada etapa
  
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  Revise os resultados (converta dados em informações)
  
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  Tome as ações corretivas conforme necessário
  
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  Verifique se as ações corretivas produzem os resultados desejados
  
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  Treine os operadores para garantir que eles saibam como operar o equipamento adequadamente em todas as circunstâncias
  
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  Implementar um programa de manutenção preventiva (PM) que aborde as melhores práticas
  
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  Repita essas etapas conforme necessário até que todos os requisitos operacionais absolutos tenham sido atendidos
  
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  Registre o processo de comissionamento descrevendo o que trouxe sucesso e o que não trouxe para referência futura.
  
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  Crie um corpo de conhecimento para o comissionamento e atualize-o quando novas informações forem reveladas como parte dos processos de comissionamento.
  

O líder de comissionamento

Um projeto de comissionamento também requer um líder para gerenciar as etapas e executar o plano. Este líder atua como o hub central de comunicação para o pessoal designado para o projeto de comissionamento. Semelhante às investigações de causa raiz, é aconselhável não escolher uma personalidade dominante como líder.

Pessoas de convicções dominantes podem corromper o processo com suas predisposições. O líder ideal é aquele que segue o plano e verifica se todas as etapas foram cumpridas e documentadas. Esse líder também deve ter boas habilidades organizacionais e de comunicação, além de ser assertivo.

Selecione um líder competente que terá tempo suficiente para se dedicar ao projeto sem ser puxado para outro projeto. Isso só faz sentido e é como as empresas de sucesso avançam.

Falha em fazer a coisa certa (e saber o que é certo a partir do errado)

É um fato de nossa época que se espera que aumentemos dramaticamente a eficiência e a precisão com o banquete de ferramentas baseadas em computador que são colocadas diante de nós. O comissionamento não é um processo que pode ser apressado. Deve ser conduzido de maneira cuidadosa e com recursos adequados. “Quanto mais rápido vamos, mais atrás ficamos” é uma expressão gasta pelo tempo que incorpora tanto a experiência quanto a sabedoria popular.

Há ocasiões em que as equipes de comissionamento se aprofundam em busca de problemas e negligenciam os que são flagrantemente óbvios. É importante revisar todas as informações disponíveis e tomar todas as medidas razoáveis ​​durante o comissionamento. Não tenha medo de ter um observador externo independente observando seus processos. Espere algumas descobertas de causa raiz durante o comissionamento.

Muitos problemas podem ser antecipados antes que um novo equipamento seja iniciado pela primeira vez. Colocar tarefas críticas no programa de PM é tão parte do comissionamento quanto qualquer uma das outras etapas. Todas as tarefas de manutenção exigidas que são onerosas, demoradas ou complicadas tendem a ser adiadas. Antecipe problemas com filtros entupidos e pás do ventilador carregadas de sujeira e desequilibradas.

Lições aprendidas na UOSA

Durante os últimos anos, aprendemos algumas lições valiosas. Descobrimos problemas com a falta de um processo de comissionamento adequado, bem como os benefícios de ter procedimentos adequados em vigor. Nossas aulas destacam o uso benéfico de tecnologias de manutenção preditiva (PdM), como ultrassom, vibração, análise de óleo, imagem térmica e análise de assinatura de corrente do motor, mas os sentidos humanos também fazem parte do processo de avaliação.

Motores elétricos em aplicações críticas

Quer o motor seja novo do fabricante ou recondicionado, é essencial verificar sua condição com um instrumento de análise de assinatura de corrente do motor assim que ele chegar ao local. Se este teste não for executado imediatamente, ele tende a ser esquecido ou feito com pressa pouco antes de o motor ser instalado. Quem quer descobrir que um motor tem um problema pouco antes de ser instalado ou, pior ainda, assim que é ligado?

Nossa experiência mostra que a instalação é um momento ruim para descobrir problemas de equipamento, porque o pessoal e o equipamento de amarração são mobilizados e pode haver restrições operacionais a serem tratadas se o motor não for instalado dentro do cronograma.

Um conjunto completo de procedimentos deve ser estabelecido para inspeção de controle de qualidade de motores, novos ou reconstruídos, quando eles forem recebidos. Os fornecedores de equipamentos de teste de motor são um bom recurso para desenvolver esses procedimentos. Um conjunto de diretrizes também é necessário para o reparo de um motor, a fim de verificar o que foi feito durante o reparo. Existem muitos recursos online sobre como um motor deve ser reparado.

Compare as recomendações de várias lojas de automóveis para obter uma visão geral ampla. Os motores são os impulsionadores da indústria e devem receber atenção crítica, caso contrário, a falha do processo é certa.

Os testes off-line básicos devem ser realizados antes que um motor seja conectado ao seu circuito de alimentação. Um teste de índice de polarização e um teste de surto são essenciais. Quando o motor é ligado pela primeira vez, medir a corrente em todas as três fases é vital. Se o teste online for possível, ele deve ser executado. Se um instrumento de ultrassom estiver disponível, as assinaturas de som do rolamento devem ser registradas para obter os níveis de decibéis da linha de base e gráficos no domínio do tempo para futuras comparações.

Se o motor puder ser executado antes de acoplá-lo ao componente acionado, é desejável medir e registrar as características de vibração. Se algum desses testes revelar problemas, será necessário interromper a instalação e tomar as ações corretivas.

Bombas de turbina vertical (VTP)

As indústrias de água freqüentemente empregam VTP para processos. Essas bombas têm seu impulsor montado em uma voluta posicionada a até 30 pés abaixo do nível do solo. O impulsor é acionado por um longo eixo, que é estabilizado por uma série de rolamentos em forma de “aranha” ao longo do interior da coluna da bomba, através da qual a água flui. O motor é montado acima do solo em um pedestal no eixo vertical.

Por sugestão de um técnico de PdM de uma instalação de água vizinha, instalamos dois sensores de vibração hermeticamente selados na voluta de um novo VTP antes de baixá-lo para o poço úmido. Os sensores foram instalados no plano horizontal, posicionados a 90 graus radialmente um do outro. Quando os sensores detectaram alta vibração durante a inicialização, o empreiteiro de instalação ficou surpreso. Eles nunca tinham visto ninguém testar a vibração na voluta antes. O motor não estava vibrando significativamente, então eles presumiram que a instalação era satisfatória.

Novo motor com excesso de lubrificação
A detecção desta vibração levou à descoberta de que um grupo de parafusos de montagem na placa de base era muito longo e tinha o fundo em orifícios roscados cegos. As arruelas de travamento nesses parafusos não foram totalmente comprimidas, e isso permitiu ressonâncias, que se manifestaram como a vibração detectada na voluta. Agora estamos instalando esses sensores de vibração em todas as bombas de turbina verticais quando são puxadas para manutenção.

Também aprendemos que há uma série de considerações especiais envolvidas na configuração desses tipos de bombas. A placa base deve estar nivelada e a coluna da bomba perpendicular. A base do ferro também deve ser firmemente cimentada para evitar vibrações. As seções do eixo da bomba devem estar dentro de 0,005 polegadas nominais da saída total indicada.

A versão 2000 dos padrões de vibração do Hydraulics Institute (HI) forneceu um valor para a vibração permitida medida na parte superior do motor para este tipo de bomba. Os padrões HI posteriores não incluíam esse valor. O proprietário deve determinar o valor permitido. Nossa experiência é que os fabricantes de bombas raramente especificam um valor. De modo geral, menos de 0,2 polegada por segundo é aceitável com base em nossa experiência.

Sopradores centrífugos

Um soprador centrífugo (para aplicação de tiragem induzida) foi fornecido com um sistema oxidante térmico regenerativo. A roda do soprador foi montada diretamente no eixo do motor de 7,5 HP e um manômetro calibrado para polegadas da coluna de água foi instalado na tubulação de saída do soprador. A vibração do soprador aumentou significativamente após três anos de operação, o motor falhou e um processo crítico foi desligado.

Depois que o motor foi substituído, a vibração continuou alta. Suspeitou-se que a ressonância de surto causou a delaminação da roda do soprador, o que resultou em desequilíbrio dinâmico e alta vibração. Antes que outras ações fossem tomadas para corrigir o problema, a roda emperrou no alojamento do soprador como resultado da delaminação. A falha da roda causou o desligamento do processo crítico novamente.

Durante o comissionamento, o empreiteiro não especificou um limite de vibração para este soprador. Ao consultar o fabricante do soprador após a falha, descobrimos que o limite de vibração era inferior a 0,2 polegadas por segundo. O soprador estava operando a 0,7 polegadas por segundo antes da falha, ou seja, fora das especificações. Ninguém havia feito uma leitura de vibração da linha de base inicial, portanto, não havia bons dados para comparação.

A leitura do medidor na tubulação de saída nunca foi registrada durante o comissionamento. Ninguém sabia qual deveria ser a leitura do medidor durante a operação normal. A agulha do manômetro oscilou violentamente durante as condições de onda até que emperrou a 19 polegadas da coluna de água (WC). Um novo medidor foi instalado e a pressão em operação normal foi registrada como 39 polegadas WC.

As lições de comissionamento aprendidas são para registrar os valores de vibração e pressão de saída, comparando-os aos limites permitidos do fabricante e instruindo os operadores sobre quais condições podem causar danos. A tendência de vibração também foi adicionada como uma tarefa de manutenção preventiva (PM).

Falha no rolamento do misturador do secador de lodo

Quando um novo sistema de secagem de lodo foi instalado, cada etapa do comissionamento foi cuidadosamente executada pelo contratante. No entanto, os grandes rolamentos de esferas no eixo do tambor de mistura ainda falharam de maneira espetacular. Eles estavam completamente sem graxa da fábrica e se mastigavam em bolas deformadas de sucata. Uma medição simples com um instrumento de ultrassom de base estrutural teria detectado a ausência de graxa lubrificante enquanto os rolamentos ainda eram recuperáveis. A inspeção por ultrassom foi adicionada aos processos de comissionamento, quando aplicável.

Bomba submersível / unidades motoras

As bombas submersíveis se tornaram muito populares em aplicações de águas residuais. Eles podem ser abaixados em poços de processo, onde deslizam em um flange de acoplamento com relativa facilidade e, em seguida, são conectados à energia elétrica. Eles estão tão próximos do “plug and play” quanto os equipamentos industriais podem.

Descobrimos que é prudente testar a fiação de alimentação com instrumentos de análise de assinatura de corrente do motor antes de conectar o motor da bomba ao circuito. Isso permite que os técnicos provem que o circuito de alimentação não tem resistência a problemas de aterramento que podem gerar falhas no conversor de frequência. O motor da bomba deve passar por testes off-line e on-line.

Algumas dessas bombas submersíveis têm um reservatório de óleo para as vedações do eixo. Como parte da MP, esse óleo deve ser bombeado para fora e verificado quanto à quantidade de água do processo que entra pela vedação voluta. O requisito de PM para essa verificação geralmente gira em torno de um ciclo de 365 dias. No entanto, quando uma nova bomba é instalada, descobrimos que é inteligente verificar o conteúdo de água no óleo após os primeiros 90 dias. Ocasionalmente, revelou excesso de água.

Clarificadores de águas residuais - Drives de engrenagem

Quando o empreiteiro instalou uma nova engrenagem grande (mais de 7 pés de diâmetro), eles a encheram com o óleo especificado pelo fabricante. Um dos nossos testes antes da partida foi coletar uma amostra de óleo. Quando nosso técnico fez uma amostragem do óleo, verificou-se que ele tinha uma viscosidade criticamente baixa em comparação com a especificação.

Depois de um pouco de investigação, soube-se que o fabricante envia essas engrenagens cheias até a metade com óleo diesel. Sem saber disso, o empreiteiro adicionou óleo à linha de enchimento, o que resultou em baixa viscosidade quando o óleo foi testado. Testes de óleo rigorosos foram adicionados à lista de verificação de comissionamento de todas as unidades do clarificador.

Compressores de parafuso rotativos

Esses tipos de compressores oferecem benefícios de conservação de energia, mas vêm com importantes responsabilidades de manutenção. Particularmente, a condição do óleo deve ser monitorada de perto. O cumprimento dos requisitos de garantia frequentemente depende de ser capaz de provar que a manutenção preventiva foi realizada.

Muitos fabricantes de compressores rotativos de parafuso exigem que os proprietários enviem amostras de óleo para o laboratório de teste de óleo designado. O não cumprimento desta recomendação pode anular a garantia. O comissionamento desses compressores inclui a garantia de que um programa de PM vigilante seja implementado, com atenção especial à análise de óleo.

Após o comissionamento

Após o comissionamento, verificações periódicas devem ser feitas para verificar se as operações estão executando o equipamento de forma a evitar falhas. O melhor processo de comissionamento falhará se os operadores tentarem usar o equipamento de maneiras para as quais ele não foi projetado.

Verifique se os procedimentos de PM são executados corretamente ou não são executados. Falhas decorrentes desses trimestres podem ser atribuídas injustamente a falhas no processo de comissionamento. Você deve revisar as métricas, os principais indicadores de desempenho (KPIs) e as tendências de PdM regularmente para verificar se o equipamento está operando dentro das especificações.

Reflexões finais

Até certo ponto, o comissionamento de equipamentos é uma suposição educada quando tentada pela primeira vez. A suposição torna-se melhor com cada experiência e à medida que mais informações são adicionadas ao corpo de conhecimento. Haverá uma grande descoberta da causa raiz. Na realidade, o que é feito é bom senso. A cada projeto, o corpo de conhecimento cresce para se tornar uma melhor referência para futuros projetos de comissionamento. O comissionamento de equipamentos é realmente uma arte valiosa.