TIPOS DE MANUTENÇões MECÂNICAs APLICADAS EM GERADORES DE VAPOR

Titulação Nome do Professor(a) Pirassununga, dia de mês de 2018 Dedico este trabalho primeiramente a Deus que iluminou meu caminho durante esta jornada. À minha esposa e meu filho, que com carinho e amor me apoiaram para que eu chegasse até o final. AGRADECIMENTOS Agradeço a Faculdade Anhanguera, seu corpo docente e administrativo que me proporcionaram a realização de um sonho, hoje concretizado em meu diploma de curso superior. Agradeço ao meu professor orientador pelo apoio na elaboração deste trabalho. A todos que fizeram parte dessa conquista, o meu muito obrigado. Palavras-chave: Geradores de Vapor; Manutenção; Segurança; NR13. DE MORAES, Benedito Alexandre Quevedo. Types of Mechanical Maintenance Applied in Steam Generators. f. Completion of Mechanical Engineering Course - Anhanguera University, Pirassununga, 2018. Figura 4 – Caldeira rudimentar.

Figura 5 – Componentes de um gerador de vapor complexo. Figura 6 – Exemplo de uma caldeiras flamotubular. Figura 7 – Exemplo de uma caldeira flamotubular vertical. Figura 8 – Caldeira flamotubular vertical. Manutenção Preditiva 19 3 indicadores e GERENCIAMENTO DA MANUTENÇÃO 22 3. GERENCIAMENTO DA MANUTENÇÃO 22 3. Manutenção Total Produtiva 22 3. INDICADOR DE MANUTENÇÃO 25 4 geradores de vapor 29 4. NORMA REGULAMENTADORA – NR 13 29 4. Por exemplo, a própria eficiência do ciclo termodinâmico dentro das caldeiras pode trazer ônus econômicos e até de segurança para o operador de tais equipamentos, tornando dessa forma conhecer como as caldeiras podem ser otimizadas, objetivando a redução de custos e ao mesmo tempo garantindo a segurança dentro do ambiente de trabalho (ALTAFINI, 2002). Dessa forma, conhecer e compreender como as caldeiras podem beneficiar-se através de estratégias que aumentem sua eficiência e ao mesmo tempo mantenham a segurança durante a sua operação, são fatores importantes para os gestores fabris.

Para tanto, a manutenção seja esta preditiva, preventiva ou corretiva deve estar plenamente alinhada com a legislação específica, além disso todos os componentes das caldeiras assim como os combustíveis que estas utilizam, devem estar alinhados aos paradigmas operacionais de qualidade e proteção ao meio ambiente, isso implica no uso cuidadoso de combustíveis sólidos de origem recicláveis, o que acaba colaborando com o meio ambiente Portando, dada a enorme importância das caldeiras dentro das indústrias e estas dentro de nossa sociedade, faz-se necessário estudar e procurar as melhores abordagens para que as caldeiras estejam funcionando dentro de padrões operacionais otimizados e de forma segura. Tão logo, este trabalho visa trabalhar de forma estruturada por apresentar os conceitos e técnicas necessárias para um bom funcionamento dos sistemas termodinâmicos associadas as caldeiras, abordando questões ambientais e de segurança que interferem diretamente com a eficiência destes equipamentos dentro das industrias ou locais em que se faça necessário a geração de vapor.

Mediante o dado contexto, este trabalho tem como problema, avaliar e estudar como as modalidades de manutenção mecânica industrial e as suas filosofias dos modelos gerências tais como o TPM e a Mentalidade Enxuta, podem impactar na performance dos geradores de vapor, sob a ótica da NR13? Assim o objetivo desse trabalho é estudar e apresentar os vários tipos de caldeiras e avaliar as formas de manutenção dentro da NR13, para atingir este o objetivo geral tem-se os seguintes objetivos específicos, que são: Apresentar as modalidades de manutenção mecânica, tais como a manutenção corretiva, preventiva e preditiva. Essa definição foi cunhada com base num processo histórico que conciliava uma mentalidade em gerar informações ou relatórios de quebras/falhas dos componentes o armazená-los para posterior averiguação.

Todavia, conforme mostrou Tondato (2004) no Quadro 1, que essa não era uma mentalidade consolidada durante a primeira metade do séc. XX, assim no Quadro 1, percebe-se que antes da década de 1940 não existia outra forma organizada de manutenção, apenas consertava-se ou mesmo substituía o componente danificado. Porém, muitas análises históricas mostraram o grande impacto que a Segunda Guerra Mundial (1939 - 1945) provocou nos modos dos sistemas produtivos. A corrida armamentista pressionava constantemente a demanda por produtos e suplementos fabricados em altas quantidades e de qualidade suficientemente boas para uso em combate. Contudo antes de analisar as especificidades de cada modo de manutenção, faz-se necessário conhecer alguns conceitos iniciais sobre a manutenção. Portanto, a manutenção foi estratificada sinteticamente conforme Nogueira, Guimarães e Silva (2002), em operações associados aos momentos de quebras/falhas de componentes ou a o desvio funcional que altera a qualidade do produto manufaturado necessitando de intervenção.

Logo, tem-se a manutenção corretiva, dividida em manutenção corretiva não planejada e manutenção corretiva planejada, após tem-se as manutenções preventiva e preditiva. Notadamente os tipos de manutenção são vastos e dependem muitas das vezes do tipo de indústria, assim Kardec (2001) definiu uma vasta gama de nomenclaturas para alguns tipos específicos de manutenção, estas a saber foram organizadas dentro da termo Engenharia de Manutenção, que contém as manutenções corretiva não-planejada, corretiva planejada, preventiva, preditiva e a detectiva. Manutenção Corretiva Neste tipo de manutenção a intervenção ocorria após a falha total de um equipamento ou após a perda de funcionalidade, o que onerava na qualidade do produto final. Financeiramente este tipo de manutenção apresenta vantagens competitivas, pois não necessariamente requer uma intervenção num momento de produção, pode-se ser realizada em paradas planejadas, custos podem ser evitados, pelo gerenciamento de peças de reposição em estoque a e contração de manutenção profissional especializada.

Segundo Basri et al (2017, p. numa perspectiva crítica que a manutenção preventiva pode em alguns casos apresentar desvantagens, principalmente pela introdução de novos defeitos no equipamento devido procedimentos incorretos. Manutenção Preditiva Em contra ponto a manutenção corretiva em que não havia nenhum monitoramento da condição de operação dos componentes dos sistemas mecânicos de um mecanismo e também da manutenção preventiva em que o monitoramento da condição era realizado em poucos períodos planejados conforme a recomendação do fabricante da máquina, surge a manutenção preditiva cujo o principal objetivo é prever ou antecipar o momento de maior probabilidade do surgimento de quebra/falha de algum componente específico. Realizando assim um monitorando contínuo e permanente durante todo o ciclo produtivo.

Nesta seção buscou-se descrever as origens da manutenção mecânica num contexto de produção industrial. Incialmente apresenta-se a evolução histórica do termo, nesta etapa mostrou-se como as tecnologias denominadas de inovadores interferiram no fluxo de dados e estes por sua vez na sistematização e no armazenamento dos registros de quebras ou falhas dos equipamentos. Com os elementos caracterizados nos parágrafos anteriores ficaram evidentes a elevada demanda por um fluxo de informação automatizado para a efetiva aplicação das técnicas de manutenção preditiva a ao mesmo tempo mostrou-se que este tipo de manutenção pode gerar vantagens competitivas para as indústrias. indicadores e GERENCIAMENTO DA MANUTENÇÃO 3 3. GERENCIAMENTO DA MANUTENÇÃO Mostrou-se no Quadro 1 que os paradigmas de manutenção alteraram-se profundamente principalmente durante a segunda metade do século XX, estas mudanças foram ocasionadas por diferentes frentes e necessidades da indústria.

Dessa forma o TPM objetiva otimizar os recursos disponíveis, através de uma metodologia que busca minimizar os gargalos produtivos, o que ficou caracterizado pela busca dos zeros produtivos pela eliminação de desperdícios. No TPM todos os níveis hierárquicos colaboram para a eficiência produtiva, desde da alta cúpula administrativa, que gerencia os níveis estratégicos e organizacionais até o nível operacional. Assim, todas as pessoas na fábrica são responsáveis por garantir os padrões de qualidade. Salienta-se ainda que os termo “Total” e “Manutenção” corroboram para enfatizar que todos devem colaborar, e não somente o setor de manutenção (ESTANQUEIRO; LIMA, 2006). O TPM estrutura-se por meios dos chamados pilares, são oito pilares ao total, sustentados pelos princípios do 5S.

Negar o “status quo” 4 A melhoria não é a perfeição, mas sim os pequenos passos durante o caminho de fazem a perfeição. Corrigir as falhas no momento que as identificá-las pela primeira vez. Melhorias não necessariamente devem ser caras, soluções simples também funcionam. Problemas dão oportunidades para criar soluções inovadoras e melhorias impactantes. Perguntar repetidas vezes “Por quê”, para encontrar a causa raiz, e não tratar os efeitos como a causa raiz de algum gargalo. Nestas seis perdas principais a manutenção possua relação direta de impacto, correlacionado o impactos negativos produzidos (PILLMANN, 2004). Atualmente existem indústria que possuem mais de 21 diferentes tipos de perdas mapeadas, o que construiu a chamada Árvore de Perdas (GAINO, 2007). INDICADOR DE MANUTENÇÃO O termo OEE criado o por Seiichi Nakajimem seu livro TPM tenkai (SEIICHI NAKAJIMEM; 1982).

O termo OEE aparece como uma ferramenta dentro de uma metodologia maior neste caso dentro do TPM. Dessa forma, o OEE consiste de uma ferramenta de cunho métrico para avaliar a eficácia geral de um equipamento de processo ou planta industrial por completo, isto a depender do ambiente de estudo. O cálculo dos componentes de Disponibilidade, Performance e Qualidade apresentados na Eq. baseiam-se em índices, este índices são provenientes do cálculo estratificado das seis grandes perdas. Pillmann (2004), mostra através de um esquema da Figura 2, como está 6 perdas são correlacionadas para o cálculo do OEE. Figura 2 – Grandes perdas para o cálculo do OEE. Fonte: PILLMANN (2004, p. Logicamente, o cálculo do OEE inclui este termo de forma inovadora, pois a eficiência de uma máquina era prioritariamente determinada somente com o tempo da máquina em trabalho, logo sua eficiências poderia ser alta, porém com baixas taxas de qualidade o que realocariam recursos e tempo para o retrabalho.

Assim, nada mais plausível que penalizar o rendimento de um equipamento avaliando-se a qualidade do trabalho produzindo (RON, 2005; LJUNGBERG, 1998). Em suma foi possível constatar que a evolução das mentalidades enxutas, que prezam pela melhoria constante, impactaram de sobremaneira no desenvolvimento manutenção mecânica industrial. Este impacto, pode ser medido de forma quantitativa pelo uso do indicador OEE, que considera majorações diferentes para cada tipo de manutenção seja, ela corretiva, preventiva ou preditiva. geradores de vapor 4 4. Originalmente surgiram vários modelos e tipos construtivos, em que a abordagem empírica-experimental ainda era regente nos modos de manufatura e fabricação. Dessa forma, explosões e problemas construtivos diversos surgiam no decorrer do desenvolvimento tecnológico, para exemplificar, as Figuras 3 e 4, mostram alguns dos modelos iniciais. A Figura 3 mostra um modelo rudimentar, cujo o desenvolvimento foi associado a Newcomen ou como também era conhecida como caldeira de Haycock em que apenas construiu de um elemento que recebia calor diretamente em sua estrutura e que evaporava-se o vapor da água (BIZZO, 2013; ENDO, 2014).

Figura 3 – Primeiros modelos de caldeiras. Fonte: (ENDO, 2014, p. Entretanto, esta classificação não limita-se a este prévio escopo, vários autores e a literatura especializada trazem outros tipos classificações que dependem de forma estrutural e da composição de alguns dos elementos básicos da caldeira que foram estruturados conforme a disposição básica mostrada na Figura 5 (NOGUEIRA et al. Figura 5 –Componentes de um gerador de vapor complexo. Fonte: (NOGUEIRA et al. p. De tal modo, com os elementos da Figura 5, tem-se a descrição do elementos clássicos descritos conforme o Quadro 3. Podem ser de alvenaria ou de chapas de aço, conforme a temperatura dos gases que neles circulam. I) Chaminé É a parte que garante a expulsão dos gases de combustão com velocidade e altura determinadas para o ambiente e, indiretamente, promove a boa circulação dos gases quentes da combustão através Fonte: Adaptado de Nogueira et al.

Por outro viés, as caldeiras também podem ser divididas conforme ao tipo de interação da troca de calor, que pode ser por condução ou convenção, por tubos dentro da estrutura ou por tubos submersos no líquido de trabalho, que geralmente em aplicações industrias, refere-se principalmente a água. Esta nova classificação divide as caldeiras como aqueles elencados no Quadro 4: Quadro 4 - Critérios e classificação dos tipos de caldeiras. CRITÉRIO DE CLASSIFICAÇÃO DESCRIÇÃO Disposição da água em relação aos gases: a) flamotubulares; ou b) aquotubulares. Além disso, nestes tipos de caldeiras os gases de combustão são responsáveis por todo o gradiente de temperatura dentro das serpentinas da fonte quente e da fonte fria, propiciando arranjos dos mais diversos em termos da organização e da disposição dos trocadores de calor que podem ser de contato direito ou indireto, de fluxo cruzado (ALTAFINI, 2002).

Figura 6 – Exemplo de uma caldeiras flamotubular. Fonte: ALBERICHI (2013) apud RAELETRIC (2011). Dessa forma as caldeiras flamotubulares são muitas das vezes consideradas de pequeno porte e compactas, operando com uma vazão de até 10 ton/h para a produção de vapor, e com um regime de baixa pressão (BIZZO, 2003). Ainda assim, estas caldeiras podem ser divididas em caldeiras verticais e caldeiras horizontais, como se segue: 4. Embora, reconheça-se que para aumentar a eficiência dos gerados deve-se trabalhar em conjuntos os aspectos inerentes ao tipo de combustível e quantificação da presença de uma queima completa, em que as quantidade estequiométricas de comburentes e combustíveis estejam dentro das faixas de valores ótimas, considerando-se os ciclos termodinâmicos e as reações de queima. O tema é vasto, e as classes e tipos de caldeiras não inúmeras como pode ser visto na seção abaixo.

CALDEIRAS AQUATUBULARES As caldeiras aquatubulares tubulares são um sistema mecânico geralmente mais complexo que as caldeiras flamotubulares, neste caso o sistema é mais complexo por apresentar a introdução de elevadas pressões de operação, o que acaba por gerar rendimentos superiores. Assim, no interior da tubulação, a água passa por grande pressurização, podendo chegando ao final da tubulação de saída como vapor superaquecido, o que é particularmente útil em aplicações que envolvem a presença do acoplamento da produção de vapor como turbo geradores em sistemas com turbinas e demais sistemas, que necessitam de vapor pressurizados em altas vazões (ALTAFINI, 2002). Figura 9 – Elementos de um caldeira aquatubular vertical. Sugestão: Apresente um Tópico apresentando um estudo de caso já publicado anteriormente que seja relacionado ao mesmo tema (este pode chamar Aplicação de Casos) e posteriormente debata o estudo de caso com a sua revisão de literatura.

Ficará legal. Lembre-se de citar e referenciar o estudo de caso já publicado conforme norma ABNT. CONsiderações finais Ao longo desta pesquisa foi abordado o tema da aplicação de caldeiras ou geradores de vapor, correlacionando-as com o atual estado da arte da manutenção industrial, no que referiu-se as técnicas de gerenciamento de manutenção, tais como as abordagens de manutenção, preditiva, preventiva e corretiva num âmbito de gerenciamento sob as premissas do TPM por exemplo. Na seção 2, mostrou-se que em equipamentos e sistemas, principalmente os mecânicos deve-se observar e prover de forma cuidadosa as devidas medidas de manutenção, visando a eficiência operacional destes sistemas assim como a preocupação com a segurança do operador. Estudo das instalações e operações de caldeiras de uma indústria de produtos químicos do estado do Paraná, sob ótica da NR-13 e NR-28.

Trabalho de Conclusão de Curso. Universidade Tecnológica Federal do Paraná. ALTAFINI, C. R. p. BIZZO, W. A. Geração, Distribuição e Utilização de Vapor. Apostila de Curso, Faculdade de Engenharia Mecânica, Unicamp, 2003. NEW, S. Kaizen in Japan: an empirical study. International Journal of Operations & Production Management, v. n. p. SOARES, P. R. DA SILVA, A. K. B. ENDO, F. M. Reaproveitamento de resíduos gerados no processo de fabricação de MDF em substituição ao combustível fóssil utilizado na geração de energia. ESTANQUEIRO, R. F. Redução de perdas OEE e número de quebras em máquinas através de planejamento em engenharia de manutenção. Trabalho de Conclusão de Curso, Curso de Engenharia Elétrica, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, 2007.

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