Sistema de predição de avarias em máquinas de unidades fabris globalmente dispersas

Tese de Doutoramento Ramo Engenharia Industrial e de Sistemas

Potencial de ocorrência de avarias ambientais em bacias hidrográficas com ocupação rural mediante análise morfométrica

The understanding of the geo-morphological characteristics allows the identification of flood areas and instability slopes among others important features for land use planning. The study of the hydrological net and the analysis of morphometric parameters help in the geomorphologic characterization, providing specific physics indicators that quantify the risks for environmental damages. The present work used Geographic Information Systems (GIS) and carried out the morphometric analysis of two watersheds in the Alto Rio Sorocaba, municipality of Ibiuna (SP). Using digitalized topographic bases in the scale 1:50,000, the main morphometric parameters were extracted and the Digital Elevation Model (DEM) was obtained. Hence the slope, ground illumination, hill orientation and relief feature maps were elaborated. The characteristics for the two watersheds were quite similar, both have low risks for floods and landslides. Therefore, the concave feature is the predominant hill shape for both watersheds. The morphometric parameters directly related to the river density of the watersheds showed some differences, because the Sorocabuçú watershed presents higher value, resulting in a higher level of relief development. Thus, with this characterization it is possible to provide subsidies for environmental planning actions to the area.

Análise e Prevenção de avarias de um veio de manivelas de um motor Pielstick

Na engenharia mecânica há cada vez mais necessidade de utilizar e de prever o comportamento das máquinas térmicas, mais propriamente dos motores de combustão interna, em especial na área da manutenção e da prevenção de falha num dos componentes vitais de um motor a 4 tempos: o veio de manivelas. Esta situação já tem sido bastante observada na indústria mecânica naval, nomeadamente na Marinha Portuguesa e, devido ao seu elevado grau de importância no desempenho de qualquer motor, decidiu-se focar o trabalho desta tese no estudo dos motores a diesel S.E.M.T Pielstick das unidades navais da Marinha Portuguesa, mais especificamente das corvetas da classe “João Coutinho” e da classe “ Baptista de Andrade”, devido ao historial de ocorrência de falhas no veio de manivelas nesta classe de navios e em outras da Marinha Portuguesa. Para efetuar este estudo, utilizaram-se todos os dados relativos ao historial de ocorrências de falhas destes motores, bem como todos os dados disponíveis do fabricante destes motores, por forma a reproduzir da forma mais fiável possível um modelo tridimensional do veio de manivelas no programa de modelação informática CAD Solidworks®, e possibilitar a análise cinemática do veio de manivelas. Desta forma, foi possível simular as condições de funcionamento do motor, assim como analisar e determinar a causa de falha do veio de manivelas, visando prolongar a vida útil dos veios de manivelas, contribuindo não só para menores custos de manutenção mas também para o aumento da operacionalidade destes navios.

Controlo do programa de manutenção dos motociclos Harley-Davidson em Portugal

No actual ambiente competitivo, o baixo custo, a alta qualidade e um grau crescente de personalização são exigências para a sobrevivência das empresas que têm influenciado as acções dos profissionais de manutenção com vista ao aperfeiçoamento das políticas de manutenção. Como resultado, surgiu na área de manutenção industrial uma grande quantidade de métodos, softwares, modelos e ferramentas de gestão, onde se destaca o RCM (Reliability Centered Maintenance ou Manutenção Centrada na Fiabilidade) de origem Norte Americana na década de 60. Inicialmente começou-se a utilizar este método na indústria de aviação passando posteriormente a ser utilizada também pelo Exército dos E.U.A. e a partir da década de 80 por outras indústrias comerciais. Após a explicação da metodologia RCM e tendo como base o modelo da moto Softail, começou-se por definir o sistema através da preparação para a análise, selecção do equipamento a ser analisado e identificação das funções. Após definição do sistema passa-se à sua análise. Neste caso optou-se pela análise FMEA onde se identificam as falhas funcionais, os efeitos e causas dessas mesmas falhas, conhecendo-se o histórico de avarias do modelo Softail durante o período de garantia, desde 1999 até ao presente ano. Do histórico de avarias durante o período de garantia, e após estudo do mesmo, conclui-se que 28,35% das avarias são cosméticas, relativas a problemas de cromados (danos ou qualidade dos cromados) avarias essas que não influenciam o desempenho do motociclo; 9,58% de problemas relativos a baterias, problemas esses que poderão influenciar o normal funcionamento do motociclo e que se deverá ter mais atenção; 7,66% dos motociclos tiveram problemas de entrada de água para o interior do velocímetro, uma vez mais este problema não interfere com o bom desempenho do motociclo; 4,6% relativos a danos na pintura, uma vez mais problema cosmético que não interfere com o bom desempenho do motociclo; segue-se 4,21% devido a barulhos na frente do motociclo e que deverá requerer alguma atenção; 4,21% de mau funcionamento da instrumentação eléctrica, onde se deverá ter também atenção. No estudo da FMEA conclui-se que o principal efeito/consequência gerado pela falha da bateria (falha com maior frequência) é o não funcionamento do motor por falta de alimentação do sistema de gestão electrónica do motociclo e consequente imobilização do mesmo. Com base na FMEA realizada foram salientados os aspectos, em termos de modos de falha, que são mais importantes, com base nas reclamações em prazo de garantia, tais como questões estéticas dos cromados e pinturas e problemas relacionados com o funcionamento da bateria, entre outros. Na FMEA podem ser vistos em termos criticidade todos os modos de falha, através do RPN (Risk Priority Number), ou em português Número de Prioridade de Risco, mostrando assim onde a marca pode aplicar prioridades em termos de acções de projecto ou manutenção. Com estas alterações pretende-se aumentar a fiabilidade do modelo Softail, podendo no futuro alargar este novo plano de manutenção às restantes famílias da gama Harley-Davidson.

Análise de vibrações em caixas redutoras

A vibração em equipamento industrial pode ser tanto um sinal de que o equipamento está a funcionar normalmente como pode revelar que o mesmo apresenta problemas. É assim importante que o técnico de manutenção consiga distinguir entre níveis normais e aceitáveis de vibração e os que requerem atenção imediata para monitorar. Nesta dissertação é estudado o problema de análise de vibrações em caixas redutoras - uma em bom estado e outra com desgaste no par de engrenagens. A escolha desta dissertação prende-se com a importância e uso generalizado de caixas de engrenagens - neste caso de caixas redutoras - nas grandes indústrias. Como tal, hoje em dia, as caixas redutoras estão geralmente providas de sistema de monitorização “online” que alertam o técnico responsável de quando algo foge dos parâmetros definidos pelo utilizador - aumento súbito de temperatura, de amplitude de vibração, entre outros. Esta dissertação pretende assim responder a algumas questões pertinentes: • Como responde uma caixa redutora quando se variam os parâmetros de velocidade e carga e como as variações dos mesmos se traduzem nos espectros de frequência? • Qual dos parâmetros - velocidade e carga - tem uma maior influência nas amplitudes de vibração registadas para as várias frequências típicas de uma caixa redutora? • O que é registado ao nível do espectro de frequências, no estudo de uma caixa redutora com o defeito de desgaste? • A teoria consultada para as caixas redutoras é comparável com os dados obtidos na prática? • Porquê a importância de utilizar a análise de vibrações quando se monitorizam caixas redutoras? Para ajudar a responder estas questões foi utilizada uma aplicação designada de Enlive, um programa de controlo de condição de máquinas para sistemas “online” - ou seja, para sistemas em contínua monitorização. A análise dos sinais provenientes das caixas redutoras foi realizada com recurso à transformada rápida de Fourier - Fast Fourier Trabsform. No fim da realização desta dissertação foi possível responder a todos os pontos referidos anteriormente. Foi possível confirmar a maior importância do factor carga no aumento da amplitude de engrenamento, harmónicas e bandas laterais. Este aumento é mais pronunciado no caso da caixa redutora com desgaste. A análise de vibrações assume-se assim, mais uma vez, como uma ferramenta importante no diagnóstico de avarias, permitindo poupar tempo e recursos - tanto financeiros como humanos - e salvaguardar a contínua eficácia e produtividade de uma empresa, pois permite diminuir o tempo que uma máquina não se encontra em funcionamento.

Analisador de vibrações de dois canais baseado em computador

O presente trabalho teve como principal objectivo o desenvolvimento de um analisador de vibrações de dois canais baseado em computador, para a realização de diagnóstico no âmbito do controlo de condição de máquinas. Foi desenvolvida uma aplicação num computador comum, no software LabVIEW, que através de transdutores de aceleração do tipo MEMS conectados via USB, faz a recolha de dados de vibração e procede ao seu processamento e apresentação ao utilizador. As ferramentas utilizadas para o processamento de dados são ferramentas comuns encontradas em vários analisadores de vibrações disponíveis no mercado. Estas podem ser: gráficos de espectro de frequência, sinal no tempo, cascata ou valores de nível global de vibração, entre outras. Apesar do analisador desenvolvido não apresentar inovação nas ferramentas de análise adoptadas, este pretende ser distinguido pelo baixo custo, simplicidade e carácter didáctico. Este trabalho vem evidenciar as vantagens, desvantagens e potencialidades de um analisador desta natureza. São tiradas algumas conclusões quanto à sua capacidade de diagnóstico de avarias, capacidades como ferramenta didáctica, sensores utilizados e linguagem de programação escolhida. Como conclusões principais, o trabalho revela que os sensores escolhidos não são os indicados para efectuar o diagnóstico de avarias em ambiente industrial, contudo são ideais para tornar este analisador numa boa ferramenta didáctica e de treino.

Análise de fiabilidade de sistemas e componentes de helicópteros

Este trabalho ocorre face à necessidade da empresa Helisuporte ter uma perspectiva a nível de fiabilidade das suas aeronaves. Para isso, foram traçados como objectivos de estudo a criação de uma base de dados de anomalias; identificação de sistemas e componentes problemáticos; caracterização dos mesmos, avaliar a condição de falha e, com isto, apresentar soluções de controlo de anomalias. Assim, foi desenvolvida uma metodologia que proporciona tratamento de dados com recurso a uma análise não-paramétrica, tendo sido escolhida a estatística de amostra. Esta irá permitir a identificação dos sistemas problemáticos e seus componentes anómalos. Efectuado o tratamento de dados, passamos para a caracterização fiabilística desses componentes, assumindo o tempo de operação e a vida útil específica de cada um. Esta foi possível recorrendo ao cálculo do nível de fiabilidade, MTBF, MTBUR e taxa de avarias. De modo a identificar as diferentes anomalias e caracterizar o “know-how” da equipa de manutenção, implementou-se a análise de condição de falha, mais propriamente a análise dos modos e efeitos de falha. Tendo isso em atenção, foi construído um encadeamento lógico simples, claro e eficaz, face a uma frota complexa. Implementada essa metodologia e analisados os resultados podemos afirmar que os objectivos foram alcançados, concluindo-se que os valores de fiabilidade que caracterizam alguns dos componentes das aeronaves pertencentes à frota em estudo não correspondem ao esperado e idealizado como referência de desempenho dos mesmos. Assim, foram sugeridas alterações no manual de manutenção de forma a melhorar estes índices. Com isto conseguiu-se desenvolver, o que se poderá chamar de, “fiabilidade na óptica do utilizador”.

Plataforma de E-maintenance aplicada a um sistema logístico de viaturas

A evolução tecnológica, com particular incidência nas tecnologias de informação, e a necessidade de uma integração cada vez mais profunda do sector da manutenção na gestão estratégica global da empresa, contribuíram para o aparecimento dos sistemas de e-maintenance. Por outro lado, os conceitos associados à manutenção deverão estar cada vez mais associados à manutenção remota. Assim, o desenvolvimento de plataformas de e-maintenance, entendidas como a agregação de software e hardware e outras tecnologias integradas, permitiram implementar serviços, que foram determinantes para a evolução deste conceito. Nesta comunicação apresenta-se uma plataforma de e-maintenance aplicada a um sistema automatizado de pesagem de viaturas na indústria cimenteira. O sistema é baseado na monitorização constante da degradação dos componentes críticos que, através de um sistema de alertas, permite antecipar as falhas notificando, atempadamente, a equipe de operadores específicos. A aplicação foi desenvolvida na Framework SLV Cement da empresa Cachapuz. Possuindo vários módulos de gestão da manutenção esta plataforma permite definir e controlar todo o fluxo de informação.

Manual de manutenção preventiva de sistemas de elevação vertical para transporte de pessoas

Nos últimos anos, tem-se observado uma preocupação frequente com as questões estratégicas da manutenção, nomeadamente com o plano e modelo a adoptar, face aos constantes progressos que se têm verificado ao nível da incorporação de tecnologia nos equipamentos. A indústria de elevação tem-se dedicado em grande parte à realização de um serviço de manutenção baseado nas boas práticas adquiridas experimentalmente ao longo dos anos, de acordo com a legislação em vigor e com os seus objectivos operacionais de cada empresa. No entanto, existe a necessidade de estabelecer novas políticas de manutenção, que incorporem as mais recentes tendências, científicas e tecnológicas, que identifiquem os graus de criticidade de cada equipamento, de acordo com a sua fiabilidade e com a disponibilidade requerida pelos utilizadores e donos dos equipamentos, com o objectivo de aumentar o nível do serviço prestado e por consequência, a satisfação dos clientes. Tendo como caso de estudo uma empresa que exerce a sua actividade na área da elevação, este trabalho procura identificar os vários aspectos que careciam de melhoria no serviço de manutenção usualmente prestado, procurando dar especial importância ao planeamento, à programação e à metodologia a utilizar, por forma a tornar esse mesmo serviço mais eficiente e eficaz. Por outro lado, um serviço de manutenção, concretamente na área de elevação, pode e deve ser mais diferenciado, mais tangível, mais parametrizado, para que se possa avaliar e medir com mais assertividade a sua execução. São poucos, para não dizer que não existem, os estudos e trabalhos dedicados a este tema, pelo que o desafio deste trabalho foi precisamente esse, o de abordar um tema muito específico, mas de grande importância para o universo empresarial. Por essa razão, foram realizados vários inquéritos e entrevistas a pessoas que exercem a sua actividade profissional nesta área, tendo sido também realizadas auditorias a várias instalações e à forma como convencionalmente os técnicos de manutenção realizam as suas tarefas, com o objectivo de identificar os vários aspectos que careciam de melhoria. Com base nos resultados obtidos e nos conhecimentos adquiridos pelo autor na sua formação académica e ao longo da sua experiência profissional, definiram-se novas estratégias e orientações para a elaboração e implementação de um manual de manutenção, que possa ser seguido pelos técnicos que realizam diariamente o serviço de manutenção nas várias instalações que possuem espalhadas pelas suas rotas de manutenção.

Automatização da E.T.A.R. e Plano de Manutenção para a Adega Cooperativa de Mangualde

Visto que o tratamento das águas residuais é um tema muito importante para a saúde pública, é necessário criar vários processos para o tratamento de efluentes. Após a finalização de todos os processos, o efluente tratado terá de cumprir requisitos de qualidade químicos e biológicos para a sua descarga no meio ambiente. A utilização de equipamentos e técnicas, caraterizados por elevados níveis de precisão (como a tecnologia), é muito importante, pois é possível tornar o sistema mais autónomo, monitorizar processos e controlá-los de forma eficiente e acessível para o utilizador. Assim, neste tipo de sistemas terá que ser utilizado um elemento central de controlo e vários elementos auxiliares, nomeadamente vários tipos de sensores. Também terá que se usar uma interface que permita ao utilizador comunicar com o sistema de controlo, de forma a poder manipular e ajustar determinados parâmetros que influenciam os processos de tratamento. Neste sentido, a presente dissertação apresenta um estudo/projeto, na Adega Cooperativa de Mangualde, onde se pretende automatizar, controlar e monitorizar a Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) da mesma. Como, cada vez mais, os lucros das empresas dependem do bom funcionamento, não só dos trabalhadores mas também dos seus equipamentos, é necessário que estes estejam em ótimas condições de trabalho, de forma a evitar avarias e paragens na produção, o que vem trazer, por consequência, prejuízos para as empresas. Assim, realizar-se-á, também, um plano de manutenção para garantir o bom desempenho dos equipamentos desta unidade fabril.

Estratégias e internacionalização na manutenção e produção

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Desenvolvimento de sistema de teste de caixas de controlo electrónico

O objectivo desta Tese/Dissertação é conceber um sistema para a BOSCH Termotecnologia S.A., na qual exerço as funções de Engenheiro de Qualidade de Fornecedores de peças electrónicas, que permita testar funcionalmente dois tipos de PCBA (Printed Circuit Board Assembled) utilizados em dois modelos de esquentador estanque com denominação Celsius e Celsius Plus, produzidos nesta empresa para mercados de todo o Mundo. Os PCBA foram desenvolvidos internamente pelo departamento de ENG (Departamento de Desenvolvimento) e são actualmente peças de compra cujo fornecedor está localizado na China. Em primeiro lugar foi efectuado um estudo das necessidades da empresa relativamente aos projectos necessários para melhorar os processos de investigação de falhas e melhoria de Qualidade dos fornecedores de peças electrónicas, no contexto do departamento onde este projecto se insere. A conclusão chegada foi que existe uma grande necessidade de investigar avarias nas PCBA de compra do fornecedor asiático de forma rápida e precisa, de modo a que seja possível trabalhar mais activamente e rapidamente na melhoria de Qualidade do mesmo, melhorando, por exemplo, os seus processos produtivos. Em segundo lugar concebeu-se a solução a realizar. Optou-se por um conjunto hardware e software desenvolvido de raiz, que inclui um jig (gabarit anti-erro – Poke Yoke) dotado de agulhas para o teste FCT (Functional Circuit Test), um hardware de aquisição de dados analógicos e digitais adquirido para o projecto, um hardware de interface entre o PC (Personal Computer) e o hardware de aquisição de dados, e um software desenvolvido em LabVIEW versão 8.6 (Laboratory Virtual Instruments Engineering Workbench).

Levantamento, reparação e beneficiação do simulador TERCO PST 2200 do Laboratório de Sistemas de Energia do ISEP

Este trabalho é baseado no simulador de redes PST2200 do Laboratório de Sistemas de Energia (LSE) pois está avariado com vários problemas conhecidos, designadamente: - Defeito de isolamento (disparo de diferencial), - Desregulação da velocidade da máquina primária (motor DC), - Circuito de excitação da máquina síncrona inoperacional, - Inexistência de esquemas elétricos dos circuitos do simulador, - Medidas desreguladas e com canais de medida com circuito impresso queimado. O trabalho executado foi: - O levantamento e desenho de raiz (não existe qualquer manual) dos esquemas dos 10 módulos do simulador, designadamente naqueles com avaria ou com desempenho problemático a fim de que se possa ter uma visão mais pormenorizada dos circuitos e seus problemas, por forma a intervir para os minimizar e resolver, - Foi realizado o diagnóstico de avaria do simulador e foram propostas soluções para os mesmos, - Realizaram-se as intervenções propostas e aprovadas. Nas intervenções realizadas, os princípios orientadores foram: - Aumentar a robustez do equipamento por forma a garantir a sua integridade a utilizações menos apropriados e manobras 'exóticas' próprias de alunos, que pela sua condição, estão em fase de aprendizagem, - Atualizar o equipamento, colocando-o em sintonia com o 'estado da arte', - Como fator de valorização suplementar, foi concebida e aplicada a supervisão remota do funcionamento do simulador através da rede informática. Foram detetados inúmeros erros: - Má ligação do motor de corrente continua ao variador, resultando a falta de controlo da frequência da rede do sistema, - Ligações entre painéis trocadas resultando em avarias diversas das fontes de alimentação, - Cartas eletrónicas de medidas avariadas e que além de se reparar, foram também calibradas. Devido ao mecenato da empresa Schnitt + Sohn participando monetariamente, fez-se o projeto de alteração e respetiva execução de grande parte do simulador aumentando a fiabilidade do mesmo, diminuindo assim a frequência das avarias naturais mais as que acontecem involuntariamente devido a este ser um instrumento didático. Além do trabalho elétrico, foi feito muito trabalho de chaparia para alteração de estrutura e suporte do material com diferenças de posicionamento. Neste trabalho dá-se também alguns exemplos de cálculo e simulação das redes de transporte que se pode efetuar no simulador como estudo e simulação de avarias num sistema produtivo real. Realizou-se a monitorização de dois aparelhos indicadores de parâmetros de energia (Janitza UMG96S) através duma rede com dois protocolos ethernet e profibus utilizando o plc (Omron CJ2M) como valorização do trabalho.

Análise dos modos de falha e seus efeitos (FMEA) aplicada a um secador industrial

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica