Maximize desempenho de ativos: guia especialista para comissionamento de equipamentos

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

Quando se trata de configurar equipamentos, podemos encontrar alguns componentes danificados durante o transporte, o engenheiro de campo tem pouca expertise, ou estamos fazendo testes beta em um novo design (se concordamos com isso ou não). O mesmo pode se aplicar a equipamentos reabilitados sendo instalados na aplicação e posição originais.

Por que carros saem de uma linha de montagem e raramente enfrentam sérios problemas de garantia? A razão é que fabricantes de carros testam, melhoram e inspecionam exaustivamente tanto o design quanto os processos de produção em milhares de carros. Equipamentos industriais tendem a rodar em lotes de fabricação pequenos; portanto, nem todos os bugs são resolvidos.

É por isso que comissionar equipamentos industriais é uma arte, e necessária. Chamo de arte porque, por definição, configurar novo equipamento requer criatividade, habilidades de ofício 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 gestão de ativos ao ponto onde focar no comissionamento é o próximo passo lógico. Esse pensamento chegou como parte de nossa busca geral por melhores práticas em confiabilidade e gestão de ativos.

Não seguir um processo de comissionamento é equivalente a instalar sua próxima falha. Comissionamento adequado de equipamentos pode estender vida útil, que é uma meta importante em gestão de ativos. Portanto, comissionamento é um componente essencial de um bom programa de gestão de ativos.

Após vários anos de desenho e implementação de processos de suporte de manutenção, verificaremos confiabilidade melhorada rastreando tempo médio entre falhas (MTBF), tempo médio para reparo (MTTR) e disponibilidade de equipamentos.

Uma Filosofia de Comissionamento

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

Pode ser difícil imaginar como antecipar problemas, mas um bom ponto de partida é buscar históricos de reparo. Históricos de reparo podem dizer o que quebrou, quando, por que, como, onde e quem estava envolvido. Isso assume que sua empresa tem históricos de reparo precisos em um CMMS. Se históricos de reparo não são de qualidade suficiente, melhore-os conforme necessário. Entrevistas com seus operadores e outros que possuem e operam o mesmo equipamento são inestimáveis.

Como parte de um plano de comissionamento, esse conhecimento valioso precisa ser registrado em formato recuperável. Isso é uma parte central do plano — o framework para registrar informações. Pense nele como as regras de um jogo. O framework para registro deve estar disponível para 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 falhas antecipadas podem ser definidas por componentes individuais. Por exemplo, um soprador centrífugo deve ter um gráfico de curva de desempenho, limite de vibração permitido e outras especificações. Quando o soprador opera fora de qualquer um desses valores, uma investigação é necessária e seguida por ação corretiva apropriada.

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

Uma vez que a fonte de um problema foi decisivamente estabelecida, o próximo passo é correção. A solução deve tratar o problema central. Por exemplo, se um desequilíbrio de velocidade de rotação única é detectado, balanceie o corpo rotativo. Se a estrutura da máquina tem uma ressonância harmônica de modo que a menor excitação causa vibração destrutiva, aborde a rigidez da estrutura.

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

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

Preparando para Comissionamento

É essencial tornar-se totalmente familiar com o equipamento que está sendo comissionado. Isso significa ler manuais antecipadamente (se possível), ler fichas técnicas de componentes, estudar o manual de operações, fazer o fabricante responder suas perguntas e contatar outros com o mesmo equipamento para aprender como tiveram sucesso.

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

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 tem que ter um plano." Isso ficou comigo porque mostra que até a tarefa mais mundana, como organizar fios em um espaço apertado, requer um plano.

Comissionamento também requer um plano. Um plano nada mais é do que um conjunto bem pensado de diretrizes que pode incorporar regras, desenhos, checklists e procedimentos. Um plano de comissionamento é algo como uma receita de culinária; você o segue mas ajusta conforme necessário baseado na experiência.

O Plano

• Selecionar um líder de projeto — alguém que terá tempo e temperamento para comandar recursos de maneira eficaz
• Definir requisitos absolutos para operação aceitável — que trabalho o equipamento deve fazer?
• Identificar e abordar modos de falha antecipados para o sistema geral e todos os subsistemas.
• Verificar se condições operacionais (conforme especificado pelo vendedor do equipamento) serão atendidas — ou seja, condições ambientais operacionais (temperatura, umidade, pressões, voltagem, etc.).
• Definir os passos de teste necessários e a ordem desses passos no processo de comissionamento. Esses passos são derivados de experiência, conhecimento e pesquisa.
• Definir os conjuntos de habilidades necessários — mecânico, elétrico, controles e engenharia
• Programar recursos e pessoal para realizar os passos definidos
• Registrar observações e valores de pontos de teste medidos (percebidos) durante cada passo
• Revisar resultados (converter dados em informação)
• Tomar ações corretivas conforme necessário
• Verificar se as ações corretivas produzem os resultados desejados
• Treinar operadores para garantir que saberão operar o equipamento corretamente em todas as circunstâncias
• Implementar um programa de manutenção preventiva (MP) que aborde melhores práticas
• Repetir estes passos conforme necessário até que todos os requisitos absolutos de operação tenham sido atendidos
• Registrar o processo de comissionamento descrevendo o que trouxe sucesso e o que não trouxe para referência futura.
• Criar um corpo de conhecimento para comissionamento e atualizá-lo quando nova informação for revelada como parte dos processos de comissionamento.

O Líder de Comissionamento

Um projeto de comissionamento também requer um líder para gerenciar os passos e executar o plano. Este líder atua como hub central de comunicação para o pessoal designado ao projeto de comissionamento. Similar a investigações de causa raiz, é sábio não escolher uma personalidade dominante como líder.

Pessoas de persuasões dominantes podem corromper o processo com suas predisposições. O líder ideal é aquele que segue o plano e verifica se todos os passos são realizados e documentados. Este líder também deve ter boas habilidades organizacionais e de comunicação além de ser assertivo.

Selecione um líder competente que terá tempo suficiente para dedicar ao projeto sem ser puxado para outro projeto. Isso apenas faz sentido e é como empresas bem-sucedidas avançam.

Falha em Acertar (e Saber Certo de Errado)

É um fato de nossos tempos que se espera que aumentemos dramaticamente eficiência e precisão com o banquete de ferramentas baseadas em computador colocadas diante de nós. Comissionamento não é um processo que pode ser apressado. Deve ser conduzido de maneira ponderada com recursos adequados. "Quanto mais rápido vamos, mais atrasados ficamos" é uma expressão gasta pelo tempo que incorpora tanto experiência quanto sabedoria popular.

Há ocasiões em que equipes de comissionamento cavam demasiado fundo procurando problemas e ignoram problemas que são blatantemente óbvios. É importante revisar toda informação disponível e tomar todos os passos razoáveis ao comissionar. Não tenha medo de ter um observador externo independente olhar seus processos. Espere algumas descobertas de causa raiz durante comissionamento.

Muitos problemas podem ser antecipados antes que novo equipamento seja iniciado pela primeira vez. Colocar tarefas críticas no programa de MP é tanto parte de comissionamento quanto qualquer outro passo. Quaisquer tarefas de manutenção requeridas que sejam onerosas, demoradas ou bagunçadas tendem a ser adiadas. Antecipe problemas com filtros entupindo e pás de ventilador carregando sujeira e ficando desbalanceadas.

Lições Aprendidas na UOSA

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

Motores Elétricos em Aplicações Críticas

Seja um motor novo do fabricante ou recondicionado, é essencial verificar sua condição com um instrumento de análise de assinatura de corrente de motor assim que chega no local. Se este teste não é realizado imediatamente, tende a ser esquecido ou feito às pressas pouco antes do motor ser instalado. Quem quer descobrir que um motor tem problema pouco antes de ser instalado, ou pior, assim que é energizado?

Nossa experiência tem sido que instalação é um mau momento para descobrir problemas de equipamento, porque pessoal e equipamento de rigging estão mobilizados e pode haver restrições operacionais para lidar se o motor não for instalado no cronograma.

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

Compare recomendações de várias oficinas de motor para obter uma visão ampla. Motores são os motores primários por trás da indústria e devem receber atenção crítica ou falha de processo é certa.

Testes básicos off-line devem ser realizados antes que um motor seja conectado ao seu circuito de potência. Um teste de índice de polarização e um teste de surto são essenciais. Quando o motor é energizado pela primeira vez, medir a corrente em todas as três fases é vital. Se teste online for possível, deve ser realizado. Se um instrumento de ultrassom estiver disponível, as assinaturas de som do rolamento devem ser registradas para obter níveis de decibéis de linha de base e gráficos de domínio temporal para comparações futuras.

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

Bombas de Turbina Vertical (VTP)

Indústrias de água frequentemente empregam VTP para processos. Estas bombas têm seu impulsor montado em uma voluta situada até 30 pés abaixo do nível do solo. O impulsor é acionado por um eixo longo, que é estabilizado por vários mancais "aranha" ao longo do interior da coluna da bomba por onde a água flui. O motor é montado acima do solo em um pedestal no eixo vertical.

Por sugestão de um técnico PdM de uma instalação de água vizinha, instalamos dois sensores de vibração hermeticamente selados na voluta de uma nova VTP antes de baixá-la no 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 partida inicial, o empreiteiro instalador surpreendeu-se. Eles nunca viram ninguém testar vibração na voluta antes. O motor não vibrava significativamente, então assumiram que a instalação era satisfatória.

Motor Novo com Excesso de Graxa

A detecção desta vibração levou à descoberta que um grupo de parafusos de montagem na placa de base era muito longo e atingia o fundo em furos roscados cegos. As arruelas de trava divididas nestes parafusos não estavam totalmente comprimidas, e isso permitia ressonâncias, que se manifestavam como a vibração detectada na voluta. Agora estamos instalando esses sensores de vibração em todas as bombas de turbina vertical quando são puxadas para manutenção.

Também aprendemos que há várias considerações especiais envolvidas na configuração destes tipos de bombas. A placa de base deve ser nivelada e a coluna da bomba perpendicular. A placa de base também deve ser firmemente rejuntada para prevenir vibrações. As seções do eixo da bomba devem estar dentro de 0,005 polegadas nominais do runout total indicado.

Os padrões de vibração do Hydraulics Institute (HI) versão 2000 forneceram um valor para vibração permitida medida no topo do motor para este tipo de bomba. Padrões HI posteriores não incluíram este valor. O proprietário deve determinar o valor permitido. Nossa experiência é que fabricantes de bombas raramente especificam um valor. Em geral, menos de 0,2 polegadas por segundo é aceitável baseado em nossa experiência.

Sopradores Centrífugos

Um soprador centrífugo (para aplicação de tiro induzido) foi fornecido com um sistema de oxidante térmico regenerativo. A roda do soprador foi montada diretamente em um eixo de motor de 7,5 HP, e um manômetro calibrado para polegadas de 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.

Após o motor ser substituído, a vibração continuou alta. Ressonância de surto foi suspeita de causar deslaminação da roda do soprador, resultando em desbalanceamento dinâmico e alta vibração. Antes que ação adicional fosse tomada para corrigir o problema, a roda travou na carcaça do soprador como resultado da deslaminação. 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 menos de 0,2 polegadas por segundo. O soprador foi encontrado operando a 0,7 polegadas por segundo antes da falha, ou seja, bem fora da especificação. Ninguém tinha feito uma leitura de vibração de linha de base inicial, então não havia bons dados para comparação.

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

As lições de comissionamento aprendidas são registrar valores de vibração e pressão de saída, comparando-os aos limites permitidos do fabricante e instruindo operadores sobre condições que poderiam causar danos. Tendência de vibração também foi adicionada como tarefa de manutenção preventiva (MP).

Falha de Rolamento do Misturador do Secador de Lodo

Quando um novo sistema de secagem de lodo foi instalado, cada passo do comissionamento foi cuidadosamente executado pelo empreiteiro. No entanto, os grandes rolamentos de esferas no eixo do tambor de mistura ainda falharam de maneira espetacular. Eles completamente careciam de graxa de fábrica e se mastigaram em bolas deformadas de sucata. Uma medição simples com um instrumento de ultrassom de estrutura teria detectado a ausência de graxa lubrificante enquanto os rolamentos ainda eram salváveis. Inspeção de ultrassom foi agora adicionada aos processos de comissionamento onde aplicável.

Unidades Submersíveis Bomba/Motor

Bombas submersíveis tornaram-se muito populares em aplicações de águas residuais. Elas podem ser baixadas em poços de processo onde deslizam em uma flange de acoplamento com relativa facilidade e então conectadas à energia elétrica. Elas são tão próximas de "plug and play" quanto equipamentos industriais chegam.

Achamos prudente testar a fiação de potência com instrumentos de análise de assinatura de corrente de motor antes de conectar o motor da bomba ao circuito. Isso permite que técnicos provem que o circuito de potência não tem problemas de resistência à terra que podem gerar falhas de drive de frequência variável. O motor da bomba deve receber testes tanto off-line quanto on-line.

Algumas destas bombas submersíveis têm um reservatório de óleo para vedações do eixo. Como parte da MP, este óleo deve ser bombeado para fora e verificado quanto à quantidade de água de processo que entra através da vedação da voluta. O requisito de MP para esta verificação é geralmente 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. Revelou excesso de água em ocasiões.

Clarificadores de Águas Residuais - Redutores de Engrenagens

Quando o empreiteiro instalou um novo redutor de engrenagens grande (mais de 7 pés de diâmetro), eles o encheram com o óleo especificado pelo fabricante. Um de nossos testes antes da partida foi coletar uma amostra de óleo. Quando nosso técnico amostrou o óleo, descobriu-se criticamente baixo em viscosidade comparado à especificação.

Após alguma investigação, soube-se que o fabricante envia estes redutores de engrenagens meio cheios com diesel. Desconhecendo isso, o empreiteiro adicionou óleo até a linha de enchimento, resultando em baixa viscosidade quando o óleo foi testado. Teste rigoroso de óleo foi adicionado à checklist de comissionamento de todos os redutores de clarificadores.

Compressores Parafuso Rotativo

Estes 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. Satisfazer requisitos de garantia frequentemente depende de ser capaz de provar que manutenção preventiva foi realizada.

Muitos fabricantes de compressores parafuso rotativo exigem que proprietários enviem amostras de óleo para seu laboratório de teste de óleo designado. Falha em fazê-lo pode anular a garantia. Comissionamento destes compressores inclui assegurar que um programa de MP vigilante seja colocado em prática com atenção especial a análise de óleo.

Após Comissionamento

Após comissionamento, verificações periódicas devem ser feitas para verificar que operações está rodando o equipamento de maneira que previna falhas. O melhor processo de comissionamento falhará se operadores tentarem usar o equipamento de formas para as quais não foi destinado.

Verifique se procedimentos de MP são executados corretamente ou não executados de todo. Falhas resultantes destes quartos podem ser injustamente atribuídas a falhas no processo de comissionamento. Você deve revisar métricas, indicadores-chave de desempenho (KPIs) e tendências PdM regularmente para verificar se o equipamento está operando dentro das especificações.

Considerações Finais

Em algum grau, comissionamento de equipamentos é palpite educado quando tentado pela primeira vez. O palpite melhora com cada experiência e à medida que mais informação é adicionada ao corpo de conhecimento. Haverá uma boa dose de descoberta de causa raiz. Na realidade, o que é feito é senso comum. Com cada projeto, o corpo de conhecimento cresce para se tornar uma referência melhor para futuros projetos de comissionamento. Comissionamento de equipamentos verdadeiramente é uma arte valiosa.