O que acontece quando o seu equipamento mecânico falha? Desde o desgaste até às avarias súbitas, a compreensão destas falhas é crucial para manter a eficiência e a segurança. Este artigo analisa as causas, os critérios de avaliação e as classificações das falhas mecânicas, fornecendo informações sobre o seu impacto nas operações e como geri-las eficazmente. Com a leitura, obterá os conhecimentos necessários para identificar potenciais problemas antes de se tornarem problemas dispendiosos, garantindo que a sua maquinaria funciona sem problemas e em segurança.
No decurso da utilização de equipamentos mecânicos, é inevitável que ocorram situações de desgaste, rutura, corrosão, fadiga, deformação, envelhecimento e outras, fazendo com que o desempenho do equipamento se degrade e perca as suas funções especificadas ou mesmo as capacidades de produção.
Este fenómeno de degradação do desempenho do equipamento e de perda de funções especificadas é uma "falha" ou "mau funcionamento".
Em geral, "falha" e "mau funcionamento" são sinónimos. No entanto, em termos estritos, de acordo com a norma GB 3187-1994, "avaria refere-se ao facto de o produto perder a sua função especificada, frequentemente designada por falha para produtos reparáveis".
O significado de fracasso foi esclarecido acima, no entanto, o fracasso não pode ser determinado apenas por um sentimento intuitivo e deve basear-se em determinados critérios de julgamento.
Em primeiro lugar, é necessário esclarecer qual é a "função especificada" que o produto mantém, ou em que medida a perda da função do produto é considerada uma falha.
Algumas funções especificadas são muito claras e não suscitam interpretações diferentes, como, por exemplo, uma avaria num cilindro do motor que obrigue a uma paragem para reparação.
Por vezes, é difícil determinar a função especificada, especialmente quando a falha é formada devido a uma função gradualmente decrescente, por exemplo, se o desgaste do motor exceder um determinado limite, irá agravar o desgaste, causar redução de potência, aumentar a taxa de consumo de combustível e, quando esta situação ocorre, pode ser considerada uma falha.
No entanto, é difícil determinar o limite de desgaste durante a utilização, como na situação do motor acima referida, se a carga for reduzida, o óleo lubrificante for aumentado, um motor com um certo desgaste pode continuar a ser utilizado e não ser considerado uma avaria, o que exige a definição prévia de normas.
Em segundo lugar, ao determinar se se trata de uma falha, as consequências da falha também precisam de ser analisadas, principalmente para ver se a falha afecta a produção do produto e a segurança do equipamento e das pessoas.
Para além de utilizarmos qualquer incumprimento dos limites permitidos especificados nos parâmetros técnicos como critério de julgamento para a falha, temos também de considerar se ocorrerão consequências inaceitáveis de falha se o trabalho continuar neste estado.
Por conseguinte, quando se avalia a falha de um produto, não se depende apenas da "função especificada" do produto, mas também é necessário considerar as consequências da falha.
De um modo geral, a falha do produto refere-se a: em condições especificadas, não pode completar as suas funções especificadas; em condições especificadas, um ou vários parâmetros de desempenho não podem ser mantidos dentro dos limites superior e inferior especificados; quando o produto está a trabalhar dentro da gama de tensões especificada, provoca várias fissuras, fugas, desgaste, ferrugem, danos e outros estados nas peças ou componentes mecânicos.
Diferentes produtos têm diferentes normas de avaliação de falhas e o ponto de partida do trabalho de investigação é diferente, pelo que as falhas definidas também são diferentes e é difícil unificá-las. No entanto, dentro do mesmo departamento de utilizadores, deve haver normas unificadas.
Em conclusão, ao determinar os critérios de avaliação da falha, devem ser seguidos os seguintes princípios: Não pode perder a função em condições de utilização; os critérios de avaliação da falha "determinam de acordo com o desempenho aceitável"; os diferentes produtos podem ser medidos de acordo com os principais indicadores de desempenho do produto.
De acordo com a GB 3187-82, o modo de falha refere-se à "manifestação de falha do produto (mau funcionamento)".
Os modos de falha são obtidos através dos sentidos humanos ou de instrumentos de medição.
Quando, de um modo geral, se investiga a falha de um produto, parte-se frequentemente do fenómeno da falha do produto e, em seguida, descobre-se a causa da falha através do fenómeno, pelo que é necessário clarificar os modos de falha do produto a vários níveis funcionais.
Os modos de falha do equipamento mecânico e dos seus componentes podem ser divididos, grosso modo, nas seguintes categorias
Na gestão da manutenção de equipamentos mecânicos e na análise de avarias, é fundamental compreender e dominar as classificações das avarias. Isto ajudará a clarificar os conceitos físicos das várias avarias e a abordá-las de forma sistemática.
Os métodos de classificação das falhas variam em função dos objectivos da investigação.
1) De acordo com a natureza das falhas, estas dividem-se em falhas naturais e falhas induzidas pelo homem.
As falhas induzidas pelo homem são causadas por acções intencionais ou não intencionais dos utilizadores da máquina.
2) Com base na localização das falhas, estas são categorizadas em falhas globais e falhas localizadas.
A maioria das falhas ocorre nas partes mais fracas do produto e estas áreas devem ser reforçadas ou estruturalmente modificadas.
3) Com base no tempo de ocorrência das falhas, estas são classificadas em período de rodagem, período de utilização normal e período de desgaste.
Ao longo do ciclo de vida do produto, a probabilidade de ocorrência de falhas é maioritariamente durante o período de desgaste.
4) De acordo com a taxa de ocorrência de falhas, as falhas são divididas em falhas súbitas e falhas progressivas.
As falhas súbitas caracterizam-se pela ausência de sinais detectáveis antes da falha do componente. Por exemplo, as peças podem desenvolver fissuras por deformação térmica devido à interrupção da lubrificação, ou podem ocorrer fracturas de componentes devido a uma utilização incorrecta da máquina ou a uma sobrecarga. As falhas súbitas resultam de vários factores adversos e influências externas inesperadas, e a sua ocorrência é imprevisível e não está relacionada com o tempo de utilização.
As avarias progressivas, por outro lado, resultam da deterioração gradual de certas partes da máquina, fazendo com que os seus parâmetros de desempenho ultrapassem o intervalo admissível. A maior parte das avarias dos equipamentos mecânicos enquadra-se nesta categoria. As causas destes defeitos estão intimamente relacionadas com o desgaste do material do produto, a corrosão, a fadiga e a fluência. Estas falhas ocorrem nas fases posteriores da vida útil efectiva de um componente, durante o período de desgaste, e podem ser evitadas. A probabilidade de ocorrência destas falhas está relacionada com o tempo de funcionamento da máquina.
Existe uma relação entre as falhas súbitas e as falhas progressivas. Pode dizer-se que todas as falhas são progressivas, uma vez que as mudanças nas coisas seguem um processo que vai da mudança quantitativa à mudança qualitativa.
5) As falhas são classificadas em falhas não relacionadas e falhas relacionadas com base na sua correlação.
As falhas não relacionadas são aquelas que não são causadas pela falha de outras partes da máquina. Por outro lado, as falhas relacionadas são aquelas causadas pela falha de outros componentes.
Por exemplo, a aderência de uma chumaceira da cambota de um motor devido a uma falha no fornecimento de óleo é um defeito relacionado. No entanto, se uma falha no mecanismo de regulação das válvulas do motor não estiver relacionada com uma falha nos componentes da transmissão, é classificada como uma falha não relacionada.
6) Com base nas características externas, as falhas são divididas em falhas visíveis e falhas ocultas.
As falhas visíveis são aquelas que podem ser observadas a olho nu, como as fugas de óleo ou de água. Por outro lado, as avarias ocultas são aquelas que não são facilmente visíveis, como uma válvula do motor partida.
7) A gravidade das falhas divide-se em falhas completas e falhas parciais.
A gravidade de uma falha é medida pela possibilidade de continuar a utilizar o produto. Uma falha completa implica que o desempenho do produto ultrapassou um determinado limite, causando uma perda total da sua função designada. Uma falha parcial indica que o desempenho do produto ultrapassou um determinado limite, mas não perdeu totalmente a sua função especificada.
8) As falhas são classificadas em falhas causadas pela conceção, pelo processo de produção e pela utilização.
As razões para estas falhas incluem erros de conceção ou de cálculo que conduzem a uma estrutura do produtoA montagem não cumpre os requisitos técnicos, não respeita os procedimentos operacionais durante a utilização ou não efectua a manutenção, o transporte ou o armazenamento de acordo com os requisitos técnicos.
9) Com base nas consequências, as falhas podem ser classificadas como fatais, graves, gerais e menores.
A gravidade das consequências de uma falha refere-se principalmente ao seu impacto na montagem, no sistema, na máquina e na segurança pessoal. As falhas fatais põem em perigo o equipamento e a segurança das pessoas, provocam o desmantelamento de peças importantes, resultam em perdas económicas significativas ou causam danos graves ao ambiente circundante.
As falhas graves podem provocar danos graves nos componentes principais, afetar a segurança da produção e não podem ser eliminadas num curto espaço de tempo, mesmo com peças substituíveis.
As avarias gerais causam uma diminuição do desempenho do equipamento, mas não provocam danos graves nos componentes principais e podem ser eliminadas através da substituição de peças consumíveis num curto espaço de tempo.
As falhas menores geralmente não causam uma diminuição do desempenho do equipamento, não requerem a substituição de peças e podem ser facilmente eliminadas.
10) Com base nas consequências, as falhas também podem ser classificadas em falhas funcionais e falhas de parâmetros.
Os defeitos funcionais são aqueles que impedem o produto de desempenhar a sua função, como, por exemplo, um redutor que não roda e não transmite potência, um motor que não arranca ou uma bomba de óleo que não fornece óleo.
As falhas de parâmetros são aquelas que fazem com que os parâmetros ou as características do produto ultrapassem o limite permitido, como por exemplo, uma máquina que danifica a sua precisão de maquinagem ou que não atinge a sua velocidade máxima.
Quando se efectua uma análise qualitativa ou quantitativa das falhas, é essencial predefinir os níveis de falha. Só assim é possível avaliar o impacto e as consequências de cada modo de falha no sistema.
De facto, a classificação dos níveis de falha é essencialmente a aplicação do princípio do efeito das consequências da falha no sistema. As falhas fatais são normalmente classificadas como falhas de nível I, as falhas graves como nível II, as falhas gerais como nível III e as falhas menores como nível IV.
Os factores considerados na classificação dos níveis de falha são os seguintes
Em resumo, a classificação dos níveis de falha deve ter em conta factores como o desempenho, o custo, o ciclo, a segurança, etc. Estes incluem o impacto global da falha de um componente na segurança pessoal, na realização de tarefas, nas perdas económicas e noutros aspectos.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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