eletronica

Plantas de Tubulação

As plantas de tubulação são desenhos feitos em escala, contendo todas as tubulações de uma

determinada área, representadas em projeção horizontal, olhando-se de cima para baixo (TELLES,

1997). As Figuras 1.1, 1.2, 1.3 e 1.4, mostradas a seguir, são exemplos de plantas de tubulação.

Observe que as plantas de tubulações mostradas nas figuras correspondem a Unidade 3, cuja

planta de locação é apresentada na Figura 3.2 da Apostila de Desenho de Instalações Industriais.

As plantas de tubulação devem ser executadas utilizando-se as escalas 1:500, 1:100, 1:50, 1:20

(NBR 8196, 1999), dependendo da complexidade da planta a ser representada, e preferencialmente no

formato A1 (NBR 10068, 1987).

Como as plantas de tubulação costumam ser executadas em escala maior, a cada planta de

locação correspondem a mais de uma folha de planta de tubulação. Quando o número de plantas de

tubulação para uma dada área ou unidade for igual ou superior a 4 (quatro), recomenda-se a

elaboração, no espaço da folha de desenho reservado para texto (NBR 19582, 1988), de um desenho

índice. Este desenho deve apresentar, delimitadas por polígonos, as áreas cobertas pelas diversas

plantas de tubulação que representam a instalação. Em cada polígono devem aparecer as coordenadas

de seus lados, o número da planta de tubulação correspondente e o contorno dos equipamentos

principais, em suas posições. As diversas plantas de tubulação devem limitar-se entre si, formando um

quadro contínuo, cobrindo toda a área definida pelas plantas de arranjo ou de locação, devendo ter os

mesmos limites que estas últimas.

Como limites globais devem ser utilizados os limites de terreno ou de áreas e linhas de centro de

ruas e diques; dentro de áreas de processamento, os limites entre as plantas devem ser as linhas de

centro das colunas das pontes de tubulação, podendo ser estendidos até as bombas, colocadas sobre a

projeção da ponte no plano horizontal. Para instalações marítimas podem ser utilizadas as linhas de

centro de colunas, “pontoons” ou cavernas.

Figura 1.1 – Planta de tubulações da Unidade 3 – Área 31 (SILVA TELLES, 2001).

Figura 1.2 - Planta de tubulações da Unidade 3 - Área 32 (SILVA TELLES, 2001).

Em áreas congestionadas, em que existam diversos equipamentos e tubos em várias elevações,

devem ser feitas várias plantas das mesmas coordenadas limites cobrindo diversos planos entre as

elevações.

Para as plantas de tubulação em áreas de interligação, devido ao fato destas plantas em geral

ocuparem grandes áreas de terreno e com poucos acidentes, devem ser utilizadas as escalas 1:200 e

1:500, efetuando-se detalhes das regiões em que exista concentração de mudanças de direções e

derivações de tubulações, em escala maior. Os detalhes devem ter indicadas as suas coordenadas

limites.

Sempre que possível, os detalhes de tubulação devem ser apresentados na própria planta;

quando não houver espaço, devem ser emitidos desenhos de detalhes de tubulação.

1.2. Conteúdo do desenho

As seguintes informações devem estar contidas nas plantas de tubulação:

• indicação do norte de projeto;

• coordenadas e cotas, de importantes linhas de referência, tais como: limites de área e

desenho, linha de centro de ruas ou acessos e seus contornos, travessia de ruas,

canaletas de drenagem, diques, prédios, casas de controle e outras edificações,

contorno das bases principais, plantas de continuação;

• identificação de todos os tubos e seu sentido de fluxo;

• elevações de todos os tubos (elevação de fundo, preferencialmente);

• identificação dos caimentos através dos pontos de trabalho;

• distâncias entre linhas de centro de tubos paralelos e todas as cotas dos pontos de

mudança de direção;

• todas as válvulas e acessórios de tubulação (exceto luvas ou uniões que funcionam

como ligações entre varas de tubos) representados em escala conforme simbologia

própria;

• identificação dos sistemas de aquecimento conforme a norma PETROBRAS N-42;

• todos os suportes de tubulação com seu diagrama de cargas, sua respectiva numeração

ou convenção de identificação, se for um suporte tipo dormente (ver Nota), padronizado

ou especial; sua locação e sua elevação [exceto se existir a planta de locação de

suportes];

• coordenadas e identificação das colunas de referência (exemplo: ponte de tubulação);

• identificação de todos os equipamentos estáticos e dinâmicos pertencentes ao sistema

de tubulações, apresentando seu contorno, coordenadas e elevação de linha de centro

ou linhas de tangência superior e inferior;

• locação e identificação dos bocais dos equipamentos: identificação do bocal, orientação,

diâmetro nominal, classe de pressão, tipo de conexão e elevação;

• identificação, dimensões gerais, elevação e locação de plataformas, passarelas e

escadas;

• identificação, representação conforme simbologia própria e locação de todos os

instrumentos inerentes ao sistema de tubulações;

• no campo próprio, definido pela norma PETROBRAS N-381, os desenhos e/ou

documentos de referência: planta de arranjo geral, notas gerais de tubulação,

fluxograma de engenharia, desenho índice de plantas de tubulação e outros;

• todos os apoios e restrições, exceto se apresentados na planta de locação de suportes.

Nota: Suportes tipo dormente são suportes utilizados nas tubovias de interligação entre áreas industriais

e unidades de processo ou de utilidades em instalações terrestres, normalmente construídos de

concreto.

1.3. Traçado

As plantas de tubulação devem ser elaboradas de acordo com as normas PETROBRAS N-381,

N-59, N-90, e N-1521, exceto quando definido de forma diferente pela PETROBRAS.

Os tubos de diâmetro nominal até 12” devem ser representados por traço único na sua linha de

centro; os tubos de diâmetros maiores devem ser representados (em escala) por 2 traços paralelos, com

sua linha de centro indicada e utilizada com referência para as cotas e identificação.

Devem ser indicadas as posições das hastes das válvulas. Recomenda-se que sejam

desenhados o volante e a haste, em posição aberta, de válvulas de 3”, ou maiores, principalmente

quando horizontais, para determinar a melhor posição para operação e assinalar a obstrução causada

pelas hastes. As válvulas instaladas em tubulações verticais devem ter sua elevação indicada.

Os suportes de tubulação devem ser indicados por siglas dentro de retângulos.

O contorno de edificações, equipamentos, canaletas de drenagem, vias e acessos, rota de fuga,

devem ser traçados com linha estreita.

Os limites obrigatórios de desenho devem ser traçados em linha larga, interrompida por 2 traços

curtos.

Devem ser indicados os sentidos de sobe/desce, de escadas e rampas através de pequenas

setas.

Devem ser indicadas e identificadas as plantas de continuação.

A identificação das tubulações deve ser conforme a norma PETROBRAS N-1522, exceto quando

definido em contrário pela PETROBRAS.

1.4. Simbologia

Os símbolos adotados para execução da planta de tubulação estão de acordo com a Norma

PETROBRAS N-59. Devem ser traçados gerando, sempre que possível, a proporcionalidade de suas

dimensões. Nas Figuras 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 1.10, 1.11 e 1.12 é apresentada a simbologia adotada.

Figura 1.5 - Traçado de tubulações e acessórios.

Figura 1.5 - Traçado de tubulações e acessórios (continuação).

Figura 1.6 - Flanges.

Figura 1.7 – Bloqueios especiais.

Figura 1.8 – Válvulas.

Figura 1.8 – Válvulas (continuação).

Figura 1.9 – Estação de controle.

Figura 1.10 – Suportes de tubulação.

Figura 1.11 – Ligações com equipamentos.

Figura 1.11 – Ligações com equipamentos (continuação).

Figura 1.12 – Equipamentos de linha.

Figura 1.12 – Equipamentos de linha (continuação).

1.5. Rotina para o Desenho das Plantas de Tubulação

De acordo com TELLES, 1997, para a correta execução do desenho das plantas de tubulação

faz-se necessário observar as seguintes etapas:

• verificar a possibilidade ou não de desenhar, em uma única folha, todas as tubulações

correspondentes a cada planta de arranjo geral;

• desenhar as ruas, acessos, diques, valas e outras construções que existam na área,

inclusive os espaços reservados futuras ampliações;

• desenhar os contornos dos vasos, equipamentos, prédios, bases de concreto,

estruturas, colunas de suporte dede tubulações elevadas, etc., que devam figurar em

cada planta, inclusive os espaços reservados para a montagem e desmontagem de

vasos, equipamentos e suas peças internas;

• verificar se são suficientes as larguras das faixas reservadas para a passagem de

tubulações que constam na planta de arranjo geral;

• fixar as cotas de elevação dos equipamentos e tubulações;

• escolher as elevações em que devam ser desenhadas cada planta; se necessário,

quando houver grupos numerosos de tubulações passando em elevações diferentes,

desdobrar o desenho em mais de uma elevação;

• desenhar inicialmente as tubulações de maior diâmetro e aquelas que tenham

exigências especiais de serviço para o traçado;

• terminado o desenho, verificar se está de acordo com o respectivo fluxograma;

• verificar se os traçados têm flexibilidade suficiente;

• verificar se os vãos entre os suportes estão dentro dos limites admissíveis;

• verificar se não há interferências das tubulações entre si ou com vasos, equipamentos,

estruturas, suportes, etc.;

• verificar as posições das válvulas e de outros acessórios e equipamentos quanto a

facilidade de acesso, operação e manutenção;

• colocar os dispositivos de restrição de movimentos;

• completar as plantas com os seguintes dados:

identificação das linhas;

coordenadas dos limites e das linhas principais;

cotas e elevações;

identificação dos vasos, equipamentos e instrumentos;

identificação dos suportes;

numeração das colunas;

lista de suportes; lista de desenhos de referencia e notas gerais.

DESENHO DE TUBULAÇÕES INDUSTRIAIS II

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE 37

Desenhos Isométricos

2.1. Considerações gerais

Os isométricos são desenhos feitos em perspectiva axonométrica isométrica, sem escala. As

Figuras 12, 13 e 14, mostradas a seguir, são exemplos de desenhos isométricos.

Figura 2.1 – Desenho isométrico 3106 (SILVA TELLES, 2001).


Cada desenho isométrico deve conter uma linha ou um grupo de linhas próximas que sejam

interligadas, nunca devendo figurar em um mesmo desenho duas tubulações de áreas diferentes. No

caso de tubulações muito longas pode ser necessário subdividi-la por vários isométricos sucessivos.

2.2. Conteúdo do desenho

Os desenhos isométricos devem conter, no mínimo, as seguintes informações:

• identificação de todas as tubulações e seu sentido de fluxo;

• elevação de todos os tubos a partir da linha de centro; nos trechos em que se tornar

indispensável, indicar a elevação de fundo de tubo;

• todas as cotas e dimensões necessárias para a fabricação e montagem das tubulações

(de trechos retos, angulares, raios de curvatura, acessórios, válvulas e outros

acidentes);

• representação de todas as válvulas e acessórios de tubulação, inclusive os secundários,

como drenos, respiros, conexões para instrumentação, tomadas de amostras,

purgadores;

• orientação (norte de projeto);

• identificação, posição de linha de centro e bocais de interligação de equipamentos

(vasos, bombas, compressores);

• lista dos materiais referentes ao isométrico;

• plantas de tubulação de referência, com indicação das suas revisões;

• relação das linhas detalhadas nos desenhos isométricos;

• indicação se as linhas são isoladas ou aquecidas;

• indicação de condições especiais (tratamento térmico, revestimento, utilização de

materiais alternativos);

• indicação das condições de operação, projeto e teste de cada linha;

• indicação das abreviaturas utilizadas;

• cada desenho isométrico deve conter apenas uma linha; somente em casos especiais,

tais como: sucção de bombas A e B ou similares, podem ser admitidas 2 linhas em um

mesmo isométrico; em nenhum caso um mesmo isométrico pode incluir linhas de

padronização de material diferentes;

• tomadas tamponadas para ligações futuras, cujo comprimento não ultrapasse de 1 000

mm devem fazer parte do isométrico da linha tronco;

• todos os suportes soldados à tubulação devem ser indicados no isométrico.

Os isométricos podem conter informações adicionais sobre quantitativos básicos, tais como:

peso e outras informações necessárias para os serviços de isolamento térmico, pintura e revestimentos

em geral.

Os isométricos da fabricação (“spools”), devem conter a localização de todas as emendas

(ligações roscadas, soldadas, com identificação das soldas de campo) dos tubos e acessórios e também

conter a identificação e dimensões de todas as peças, bem como o sobrecomprimento para ajuste de

campo, quando este existir.

2.3. Traçado

Os desenhos isométricos devem ser elaborados de acordo com as normas PETROBRAS N-59,

N-381 e N-901, utilizando o padrão normalizado pela norma PETROBRAS N-1745, exceto quando

permitido de forma diferente pela PETROBRAS.

As linhas verticais são representadas por traços verticais e as horizontais nas direções

ortogonais devem ser representadas por traços inclinados de 30° sobre a horizontal (para a direita ou

para a esquerda); linhas com direções diferentes das 3 (três) direções ortogonais devem ser

representadas por traços inclinados com ângulos diferentes de 30° e devem ter indicados nos desenhos

os ângulos verdadeiros de suas inclinações com as 3 (tres) direções ortogonais básicas, bem como o

paralelogramo ou prisma, onde a direção inclinada seja uma diagonal (neste caso, usar linhas estreitas

para representar o paralelogramo ou o prisma). Sempre que facilitar a visualização, deve ser hachurado

o plano que contém a linha e sua projeção no plano horizontal.

Todos os tubos devem ser representados por traço único (independentemente do diâmetro) na

posição de sua linha de centro, utilizando-se linha larga.

Devem ser indicados os raios de curvatura dos trechos de tubos curvados.

Devem ser indicados com linhas tracejadas, os trechos dos tubos que continuam em outro

desenho isométrico, devendo ser também indicados os números dos desenhos sométricos ou plantas de

continuação.

2.4. Simbologia

Os símbolos adotados para execução do desenho isométrico estão de acordo com a Norma

PETROBRAS N-59. Devem ser traçados a partir da projeção lateral gerando, sempre que possível, a

proporcionalidade de suas dimensões. Na Figura 15 é apresentado um exemplo de aplicação da

simbologia adotada.

Figura 2.4 – Exemplo de aplicação da simbologia adotada (SILVA TELLES, 2001).

1. SISTEMAS DE GERENCIAMENTO DE DOCUMENTOS ELETRÔNICOS

Os Sistemas de Gerenciamento de Documentos Eletrônicos, ou EDMS (E letronic Document Management Systems) são sistemas que tem como objetivo possibilitar o controle e distribuição eficaz dos documentos de uma empresa.

Até recentemente, sistemas desse tipo se limitavam a registrar a existência e disponibilidade dos documentos, e a fornecer informações que possibilitassem sua identificação e localização física. Apenas alguns sistemas de abrangência limitada incorporavam os documentos controlados, normalmente sistemas restritos a ambientes técnicos onde os documentos mais relevantes já eram criados em meio eletrônico.

Para sistemas de maior abrangência, a incorporação dos documentos era inviável, devido às barreiras técnicas e econômicas para eletronização, armazenamento, distribuição e visualização dos documentos originalmente em papel.

Entretanto, a evolução das tecnologias de imagem digital e dos dispositivos de armazenamento possibilitou a eletronização dos documentos em papel com prazos e custos aceitáveis, e a evolução da tecnologia de redes acelerou o processo de amadurecimento e expansão ao nível corporativo desses sistemas.

1.1 PRINCIPAIS CONCEITOS

1.1.1 Documento Eletrônico

Documento eletrônico é qualquer forma de representação digital de uma informação de interesse da empresa. Um documento eletrônico é constituído por um ou mais arquivos eletrônicos, contendo informação de alguma forma relacionada com a vida da empresa, seu funcionamento, operação ou sobrevivência.

Documentos eletrônicos podem ser :

• a cópia eletrônica de um original em papel, por exemplo: a imagem rasterizada de um desenho técnico, as imagens rasterizadas das páginas de um relatório impresso;

• o original criado em meio eletrônico, por exemplo: um desenho técnico criado em CAD, um relatório editado em MS-WORD, uma planilha de cálculo criada em EXCEL;

• o registro eletrônico de uma comunicação em voz e/ou vídeo

Dependendo do ciclo de vida, o documento eletrônico também pode ser

• estático: existe em sua forma final e não será mais modificado

• dinâmico: poderá ainda passar por processos de alteração e atualização.

1.1.2 Serviços de arquivo

Um sistema de gerenciamento de documentos deve prover como funcionalidade mínima, os serviços essenciais de qualquer setor de arquivo ou centro de documentação:

• cadastramento: pelo qual um documento novo é registrado e integrado ao acervo;

• guarda: pelo qual o documento é armazenado de forma segura;

• pesquisa: pelo qual um documento pode ser procurado, identificado e localizado no acervo;

• consulta: pelo qual um documento pode ser disponibilizado para consulta através de visualização, impressão ou cópia em arquivo;

• manutenção: pelo qual um documento, ou seus atributos, podem ser corrigidos e/ou atualizados.

1.1.3 Distribuição e Acesso

Uma das grandes vantagens oferecidas por um sistema de gerenciamento eletrônico de documentos, é a possibilidade de descentralizar o acesso aos documentos da empresa. Através dos recursos e serviços oferecidos por uma rede eletrônica, que interconecta os postos de trabalho ao sistema de gerenciamento de documentos, os usuários podem acessar diretamente os documentos do acervo.

Assim, em vez de precisar se deslocar até o Arquivo para solicitar um documento, o usuário pode ter acesso a uma cópia eletrônica desse documento diretamente em seu posto de trabalho.

É importante notar que, ao contrário do que acontece com a mídia convencional, o documento eletrônico pode ser consultado simultaneamente por diversos usuários. Isto é, o fato de um documento estar sendo consultado por um usuário não bloqueia o acesso ao mesmo documento pelos demais usuários.

Entretanto, ao mesmo tempo que se deseja facilitar o acesso aos documentos do acervo, é fundamental dispor de mecanismos de controle que permitam restringir esse acesso em função do usuário e/ou documento. Afinal, nem sempre todos os documentos do acervo devem poder ser vistos por todos os usuário.

Adicionalmente, o modelo de distribuição eletrônica implica que sempre será apresentado ao usuário o documento na versão correta.

1.1.4 Multi-representação

Multi-representação é uma funcionalidade oferecida pelos sistemas de gerenciamento de documentação eletrônica que nos permite ter mais de uma representação, ou formato de arquivo digital, para um mesmo documento. Por exemplo, um desenho de engenharia pode ser representado por um arquivo vetorial gerado em ferramenta CAD e, ao mesmo tempo, também por uma imagem raster obtida pela passagem do mesmo desenho por um scanner.

A principal finalidade da multi-representação é facilitar a distribuição dos documentos. Por exemplo, para distribuir um desenho gerado no CAD não é preciso que todos os usuários tenham cópias da ferramenta CAD, os usuários que acessam o desenho apenas para consulta podem usar ferramentas mais simples, chamadas visualizadores, para visualização da imagem raster do desenho. Assim, apenas os usuários efetivamente envolvidos na geração e edição do desenhos precisam ter cópias da ferramenta CAD.

Uma alternativa para facilitar a distribuição de desenhos CAD, sem utilizar a multi-representação com imagem raster, é a utilização de visualizadores que permitem visualizar diretamente o desenho CAD, sem que o usuário precise ter a ferramenta CAD em seu posto. A desvantagem deste enfoque é que cria-se uma dependência entre o visualizador e os formatos CAD que ele permite visualizar. Assim, a evolução das ferramentas CAD usadas na geração e edição do desenhos depende da evolução dos respectivos visualizadores. A longo prazo, esta dependência pode ser bastante trabalhosa de gerenciar.

Outro exemplo de multi-representação são os parâmetros de um sistema, por exemplo. Considere-se um aplicativo, aonde um diagrama de conexões elétricas é gerado a partir de um conjunto de dados de entrada. É natural que, na consulta, seja apresentado o diagrama, que pode ser facilmente implementado via uma imagem raster. Na edição, no entanto, deve ser apresentado o conjunto de parâmetros que gerou o diagrama.

Nesse exemplo, o documento eletrônico é o conjunto de parâmetros, multi-representado em raster (gerado através de scanning ou impressão

para arquivo), visualizado através de um visualizador de imagens e editado através do aplicativo gerador de diagramas.

1.1.5 Multi-página

Documentos multi-páginas são documentos compostos por mais de um arquivo, sendo que cada arquivo constitui uma página, ou folha, do documento. Exemplos típicos de documentos multi-páginas são desenhos técnicos de várias folhas originalmente criados em papel e posteriormente rasterizados, sendo que cada folha gera um arquivo separado com a imagem raster.

O documento multi-página agrupa diversos arquivos para compor um documento único. Assim, as folhas do documento multi-página compartilham de um conjunto de atributos comuns, como por exemplo: códigos de identificação e revisão, título e autor do documento.

Em algumas implementações, as folhas do documento multi-página tem controle de revisão independente, isto é, existe um código de revisão associado a cada folha e quando é feita uma revisão no documento, o código de revisão das folhas afetadas muda juntamente com o código de revisão do documento.

1.1.6 Pastas

Pastas de documentos são estruturas auxiliares implementadas nos sistemas de EDMS com o objetivo de facilitar o agrupamento e organização do acervo de documentos cadastrados.

É importante notar que a pasta de documentos eletrônicos é apenas uma metáfora da pasta convencional. Ao contrário desta, a pasta eletrônica não contém o documento ou arquivo físico, é apenas um receptáculo para referências, ou ponteiros, para os documentos propriamente.

Assim, podemos ter cópias virtuais de um documento em um grande número de pastas, sem precisar copiar fisicamente os arquivos. Além disso, podemos manipular o conteúdo de uma pasta, colocando e tirando documentos, sem afetar os documentos em si.

As pastas de documentos podem ser associadas entre si, de modo a formar estruturas do tipo “árvores” de pastas, semelhantes às estruturas de diretórios de arquivos já bastante conhecidas dos usuários de informática.

Finalmente, as pastas também podem ser utilizadas para encaminhamento de documentos em sistemas de EDMS com facilidades de Workflow.

1.2 CARACTERÍSTICAS

1.2.1 Soluções típicas

Uma solução típica de EDMS é implementada com base em tecnologia cliente/servidor, com uma estrutura de interconexão em rede do servidor e clientes. Os principais subsistemas que compõem a solução são:

• Servidor - responsável pelo controle e execução das principais funções do sistema.

Em implementações com base em documentação técnica o servidor é freqüentemente uma máquina UNIX. No servidor residem os principais módulos de software do sistema: os gerenciadores de banco de dados e de documentos

• Cliente - responsável pela interface com os usuários para consulta, cadastramento e distribuição dos documentos. Um posto Cliente pode ser uma estação de trabalho UNIX ou um PC.

Além dos módulos de software para comunicação com o servidor e de interface com o gerenciador, este subsistema deve dispor de ferramentas para visualização e manipulação dos documentos

• Armazenamento - responsável pelo armazenamento dos documentos. Freqüentemente é constituído por unidades de alta capacidade de armazenamento, como unidades robotizadas de armazenamento ótico (“juke-box”, com alta capacidade de armazenamento, entre 10GB a 100GB), ou conjuntos de discos magnéticos (utilizando tecnologia RAID - “Redundant Array Of Inexpensive Disks”), geralmente ligados diretamente ao Servidor, que os controla e gerencia.

• Impressão - responsável pela produção de cópias em papel dos documentos cadastrados no sistema. É usualmente constituído por equipamentos de plotagem e impressão conectados ao Servidor e postos Clientes, ou conectados diretamente à rede através de interfaces Ethernet próprias:

• Captura - responsável pela geração de imagem eletrônica (rasterização) de documentos em papel ou mídia similar. É constituído por postos de rasterização de documentos, onde cada posto é geralmente composto por um scanner e uma estação cliente (geralmente microcomputador) para controle e comunicação com o servidor.

1.2.2 Funcionalidades suportadas

As funcionalidades que devem ser suportadas por um sistema EDMS são os serviços essenciais de qualquer biblioteca ou centro de documentação:

• Cadastramento - assegura a introdução de documentos novos no sistema. Usualmente feito interativamente ou em lotes : no cadastramento interativo o operador cadastra um documento por vez, enquanto no cadastramento em lotes é possível cadastrar um número grande de documentos em uma só operação Cadastramento em lotes é uma funcionalidade especialmente interessante nos processos de implantação, aonde bases existentes de dados deverão ser migradas para o EDMS.

• Guarda - garante o armazenamento do documento de forma segura, garantindo a integridade do acervo. Por exemplo impedindo que usuários não qualificados possam apagar ou alterar documentos.

• Pesquisa - implementa facilidades para identificar e localizar documentos do acervo. A pesquisa é geralmente suportada com base em critérios de busca sobre as informações associadas aos documentos (índices), informadas quando do cadastramento do documento. A maioria das soluções de mercado suporta pesquisas com o uso de operadores booleanos. Algumas soluções integram sistemas de “full text retrieval”, permitindo a identificação e recuperação de documentos do acervo com base no seu conteúdo e não só através de índices associados.

• Consulta - implementa facilidades para visualização e/ou impressão de documentos do acervo, garantindo aos usuários do sistema a disponibilidade da informação, independentemente de seu formato digital. Deve incluir informações sobre o estado do documento no acervo (por exemplo, se está sofrendo processo de revisão).

• Manutenção - pelo qual um documento, ou seus atributos, podem ser corrigidos e/ou atualizados. Geralmente tarefa controlada, exigindo critérios de segurança quanto a acessibilidade (quem pode fazer o que com o que). A manutenção do acervo também geralmente impõe as condições de interoperabilidade à solução, exigindo que softwares específicos sejam integrados.

1.3 LIMITES DA TECNOLOGIA

1.3.1 Atividade vs. Processo

Uma solução de EDMS típica implementa o suporte computacional às atividades envolvidas na manutenção e utilização do acervo técnico.

Assim, os sistemas de EDMS “puros” se preocupam com disponibilizar o documento no momento adequado, manter o registro das ações efetuadas sobre ele, e garantir a integridade do acervo (como por exemplo, impedir a coexistência de mais de uma versão “atual”).

Entretanto, as tendências gerenciais da atualidade, bem como as necessidades advindas das Normas Internacionais, exigem que sejam suportados e controlados os processos de manipulação do acervo.

Esta sutil diferença abre todo um leque de requisitos que não são adequadamente respondidos por uma solução de EDMS típica.

1.3.2 Implantação: custos e prazos

Custos e prazos não podem ser subdimensionados, principalmente no que se refere à criação da base documental dos sistemas.

Processos de migração de bases de dados existentes, decisão de que documentos implementar, estratégia de formação, etc., são decisões que afetam diretamente o resultado da solução e o prazo de implantação.

Estes processos geralmente exigem capacitação específica, que considere a natureza dos documentos, a disponibilidade das fontes de informação e as necessidades de informação das áreas envolvidas.

É extremamente comum se confundir o prazo de implantação de uma solução de EDMS (implantação do sistema, bem entendido) com o de implementação do acervo digital. O primeiro se mede na casa dos meses; o segundo geralmente em anos.

A adoção de estratégias adequadas, como a racionalização prévia dos acervos, a implementação de formação gradativa com o uso (só implementando documentos novos), ou o de refino gradativo (incluir documentos em volume, sem controle de qualidade, revisando-os e aprovando-os com o uso), entre outras , são soluções particulares que podem, se corretamente utilizadas, reduzir significativamente o tempo de realização de benefícios de uma solução.

Salientamos, novamente, que o tempo de assimilação corporativa da solução não deve ser desprezado.

1.4 EVOLUÇÃO NATURAL: SISTEMAS DE WORKFLOW

1.4.1 Definição

Sistemas de Workflow são usados para realização de trabalhos onde diversas tarefas devem ser executadas por múltiplos usuários com base em informações contidas em um mesmo conjunto de documentos.

• Um sistema de Workflow pode ser dividido em 4 componentes:

• o conjunto de documentos a serem tratados ou consultados;

• o conjunto de tarefas a serem executadas;

• o conjunto de usuários que podem ser alocados para execução das tarefas;

• o conjunto de regras que definem como os documentos são roteados e processados.

Sendo uma evolução dos sistemas de EDMS, os sistemas de Workflow implementam sobre o acervo de documentos o controle de processos.

1.4.2 Workflow e Requisitos Gerenciais Atuais

1.4.2.1 ISO 9000: custos de certificação e manutenção da certificação

Sistemas de Workflow têm um impacto significativo nos custos de certificação e manutenção da certificação ISO 9000.

Suportando o estabelecimento de procedimentos controlados de manipulação de cada documento, as exigências das Normas de Qualidade quanto ao controle do documento são satisfeitas sem custos adicionais.

1.4.2.2 Reengenharia e Workflow

A introdução de um sistema de Workflow demanda uma análise dos processos de trabalho e facilita seu reprojeto, permitindo a implementação automático das mudanças projetadas.

As facilidades de acompanhamento e monitoração do desenrolar das tarefas, embutidas nesses sistemas, permitem levantar, tanto o desempenho individual dos participantes, quanto o desempenho global do processo

No entanto, salientamos que as duas palavras não são sinônimos: tanto processos usuais tem a ganhar com a introdução de sistemas de Workflow (pela eliminação do tempo de espera entre tarefas, pela disponibilidade da informação sobre o andamento dos processos, etc.), quanto processos de reengenharia não exigem a implementação de soluções de Workflow.

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NOÇÕES GERAIS SOBRE METROLOGIA

INTRODUÇÃO

A metrologia é a ciência que cuida do estabelecimento e reprodução das unidades demedidas sob a forma de padrões e do desenvolvimento de métodos e meios de medidas.

Um dos principais problemas na metrologia é verificar a precisão dos instrumentos emeios de medidas e testa-los para um funcionamento confiável.

A medição é um meio de conhecimento da natureza. Sem dúvida, a rentabilidade daprodução e a qualidade dos produtos industriais dependem da certeza da medição obtida noprocesso tecnológico.

A indústria energética, química e metalúrgica (entre outras) são inconcebíveis sem oemprego de modernos aparelhos de medição. O controle de processos torna-se cada vez maisimportante a fim de melhorar a qualidade dos produtos industriais e elevar o rendimento daprodução.

MEDIÇÕES

Medição é a comparação entre uma grandeza sujeita a medição e um certo valor adotadocomo unidade de referência. O resultado da medição é um número concreto, consistindo de umaunidade de medida e de um número que mostra quantas vezes esta unidade é contida nagrandeza medida.

Grandeza = Valor numérico X Unidade de medida

A unidade de medida deve ser reprodutível de uma forma real de modo a ter um alto nívelde precisão e perfeição como um padrão absoluto.

Medição direta é aquela cujo resultado é obtido diretamente dos dados experimentais. Ovalor da grandeza procurado é obtido comparando diretamente com padrões ou através deinstrumentos de medida graduados segundo as unidades respectivas. (Ex: Medida docomprimento com uma régua, temperatura através de um termômetro, pressão através de ummanômetro).

Medição indireta é aquela cujo resultado é obtido através de medições diretas de outrasgrandezas, ligadas por uma dependência conhecida com a grandeza procurada. São utilizadasquando é difícil medir diretamente a grandeza procurada, ou quando a medição indireta produzresultados mais precisos. (Ex: Medida de vazão através da queda de pressão em uma placa deorifícios).

Principio de medição é o conjunto de fenômenos físicos sobre os quais é baseada a

medição. (Ex: Medição de temperatura através do efeito termoelétrico).

Método de medição é o conjunto de procedimentos relacionados com a aplicação dosprincípios e os métodos técnicos de medição.

APARELHOS TÉCNICOS DE MEDIÇÃO

São instrumentos construídos de modo a produzir o resultado da medição de umamaneira acessível à percepção direta do usuário.

Eles podem ser analógicos (quando as indicações são uma função contínua da grandezamedida) ou digitais (quando as indicações são sinais discretos e numéricos da grandeza medida).

Aparelhos registradores são aqueles dotados do registro da medida. Quando o aparelhosó permite a visualização da medida chama-se aparelho indicador. Quando a grandeza medida ésubmetida a uma integração no tempo é chamado aparelho integrador.

Transdutores ou convertedores são os aparelhos destinados a produzir, transmitir e/ouadaptar o sinal de medida, sem contudo submete-lo à percepção do usuário.

Transdutor primário ou sensor é aquele submetido à grandeza a ser medida. É o primeiroelemento da cadeia de medição.

Transdutor intermediário ou transmissor é o aparelho destinado a converter o sinal demedida a fim de transmiti-lo à distância.

Aparelhos de medição são aqueles dotados de sensor, transmissor e indicador (ouregistrador).

Aparelhos padrões de medida são os aparelhos e os transdutores primários destinados averificar e a calibrar os aparelhos de medição de uso comum. O erro admissível de um dispositivopadrão deve ser no mínimo 4 a 5 vezes menor do que o do aparelho em ensaio.

ERROS DE MEDIÇÃO

Erro de medição é a divergência entre o valor medido e o valor real da grandeza medida.Por maior que seja o esmêro na medição sempre existirá um erro de medição. Este erro pode serdevido à utilização de métodos e equipamentos impróprios ou defeituosos, à variações nascondições de medição, entre outras causas. O valor real da grandeza medida é sempre umaincógnita, e por isto só podemos obter uma avaliação aproximada do erro de medição. Muitosautores preferem o termo "incerteza" ao erro neste caso.

Erro absoluto é a diferença entre o valor obtido durante a medição e o valor real dagrandeza medida. Erro relativo é a razão da diferença obtida e o valor real da medida.

Erro aleatório é aquele que varia casualmente ao se repetir várias vezes uma mesmamedida. Este tipo de erro é provocado por fatores não determinados e sobre os quais éimpossível um controle rígido. Os erros aleatórios são inconstantes tanto em valor como em sinal.

Eles não podem ser determinados separadamente e provocam um imprecisão no resultado damedição.

Erro sistemático é aquele que permanece constante ou varia de uma maneira previsívelao se repetir várias vezes uma mesma medida. Estes erros podem ser corrigidos. São seguintesos erros sistemáticos:

Erros instrumentais são aqueles que dependem dos aparelhos de medidas empregados.Todos os aparelhos devem ser submetidos a um controle sistemático periódico, a fim dese determinar as variações possíveis dos erros instrumentais, devido à desregulagem dosaparelhos, do desgaste ou de outras causas.

Erro do método de medição é aquele decorrente do método de medição. Este tipo de errosurge com freqüência ao serem empregados novos métodos, bem como ao seremaplicadas equações aproximadas da dependência real entre as grandezas.

Erro subjetivo é aquele devido às particularidades individuais do usuário. Ex: leituraatrasada, interpolação incorreta, paralaxe. Erro de paralaxe é o erro de leitura que ocorreao se observar a agulha do instrumento em uma direção não perpendicular à superfície domostrador.

Erro de instalação é aquele devido à instalação incorreta do instrumento ou de seusajustes.

Erro metódico é aquele determinado a partir da metodologia de medição de umagrandeza; e não depende da precisão dos instrumentos utilizados.

Ao efetuar uma medição é necessário ter em mente que os erros sistemáticos podemalterar consideravelmente os resultados da mesma. Por isto, antes de começar uma mediçãotem-se que verificar todas as fontes de erros sistemáticos e tomar precauções a fim de elimina-losou determina-los.

Correção é o valor adicionado à medição a fim de se eliminar o erro sistemáticoconhecido.

Erro grave é aquele que supera em muito o erro estimado para determinadas condições.Deve ser descartado imediatamente.

Erro dinâmico é aquele que surge durante uma medição cujos valores variam com otempo, além dos erros acima mencionados.

De modo geral, quando desejamos uma alta confiabilidade na medida, utilizamosaparelhos de alta precisão e repetimos várias vezes a mesma medição. Repetindo as mediçõesreduzimos a influência dos erros aleatórios e por conseqüência aumentamos a confiabilidade damedida.

Os métodos de obtenção destes valores devem obrigatoriamente seguir normas eprocedimentos estabelecidos por organismos internacionais, de modo que os resultados obtidostenham como lastro um padrão internacionalmente aceito. A isto se dá o nome de rastreabilidade,requisito das normas ISO-9000.

Existem três maneiras de se obter esta informação:1) Trabalhar com fornecedores de sensores que possuam capacitação tecnológica para arealização dos procedimentos de calibração. Isto significa que o fabricante deve manter umlaboratório de medidas credenciado junto ao INMETRO e rastreável aos padrões nacionais, compleno controle do processo de fabricação dos sensores, desde a seleção dos componentes àmontagem final e aferição, com posterior emissão do certificado que acompanha cada sensor.

2) O próprio usuário adquirir equipamentos de comprovada eficácia, para que ele mesmo realizeos procedimentos de calibração.

3) O usuário enviar os sensores de sua propriedade, não aferidos, para calibração em umlaboratório credenciado.

CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS DOS INSTRUMENTOS

Legibilidade (readbility) é um indicativo (qualitativo) da distância em que a escala doinstrumento pode ser lida.

Limite de sensibilidade (least count) ou tempo morto (dead band) é a menor variação novalor da grandeza medida que pode ser detectada pelo instrumento. É expresso em valorabsoluto.

Sensibilidade (sensitivity) é a razão entre a resposta linear ou angular de um instrumentoanalógico e a variação da grandeza medida que provocou esta resposta.

Fundo de escala é o valor máximo que pode ser medido pelo aparelho.

Precisão (accuracy) é o erro admissível de um aparelho na transmissão ou medição deuma grandeza. Define os limites de erros instrumentais cometidos quando o aparelho é utilizadoem condições normais. Normalmente expresso em % do fundo de escala.

Classe de precisão de um aparelho é um número que mostra o seu limite superior de erroinstrumental relativo (%), sob condições normais de operação. Todos os instrumentos de medidaestão em uma das seguintes classes de precisão: 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 4.0. Osinstrumentos das classes 0.5 a 2.0 são os mais utilizados. Os instrumentos das classes 2.5 a 4.0praticamente não são mais fabricados atualmente, devido à sua baixa precisão.

Faixa de medida (range) é a faixa de valores que podem ser medidos pelo aparelho.

Alcance (span) é o intervalo entre os valores máximo e mínimo que o sistema é capaz demedir. É expresso em valor absoluto.

Equação de transferência é a dependência matemática entre o sinal de saída doequipamento e a grandeza medida em um regime estável. De modo geral ela é descrita por umaequação linear:

Saída = a + k * (grandeza)O coeficiente "k" é chamado coeficiente de transmissão.

Erro de Linearidade é o desvio máximo entre a curva real de resposta do sistema e aequação de transferência (reta teórica).

Repetibilidade (precision) é a concordância entre as curvas representativas da respostado sistema. É obtida através de uma série de medições consecutivas dos mesmos valores dagrandeza medida, sob condições idênticas; variando-se toda a extensão da faixa de medição, nomesmo sentido de variação.

Permanência é a capacidade de retenção do valor medido por um longo período detempo.

Histerese é a diferença máxima entre os valores medidos de uma mesma grandeza,quando se percorre a escala do instrumento nos sentidos ascendente e descendente. A histeresepode ser resultado de atrito mecânico, efeitos magnéticos, deformação elástica ou efeitostérmicos.

Supressão do zero é o valor inicial da faixa do instrumento que supera o valor zero dagrandeza medida.

CARACTERÍSTICAS DINÂMICAS DOS INSTRUMENTOS

Fidelidade é a precisão dinâmica do aparelho.

Constante de tempo de qualquer sensor é definido como o tempo necessário para que osensor atinja a 63,2% de seu sinal de saída total (diferença entre o valor inicial e o regimepermanente), quando submetido a uma variação instantânea da grandeza medida (variaçãodegrau). A variação degrau pode ser tanto um aumento ou diminuição da grandeza medida.Cinco constantes de tempo são necessárias para que o sensor atinja 99% de sua variação total.

CORREÇÃO DOS INSTRUMENTOS

Calibração é a determinação da correlação entre o valor real da grandeza medida e ovalor indicado pelo instrumento de medida. A calibração pode ser feita de modo direto ou indireto.

Ajustagem é a regulagem do sistema de medição com o objetivo de fazer coincidir, damelhor forma possível, o valor medido com o valor real da grandeza medida.

Aferição é o ensaio e a certificação de instrumentos de medida segundo normas eexigências legais, por uma entidade credenciada para a tarefa. Através da aferição é determinadose o instrumento tem suas características dentro dos limites tolerados pelas normas. Através deum certificado o instrumento é qualificado para uso, admitindo-se que assim permanecerá sobcondições normais de uso, por um período determinado.

ANÁLISE DE INCERTEZA

Exceto em casos triviais, não se conhece a princípio o valor exato de uma medição.Assim, uma medição é um valor numérico aproximado de uma grandeza física, obtido porcomparação com uma escala adotada. A convenção de algarismos significativos não é

satisfatória para a representação dos erros de medição, uma vês que o erro na medição pode sermaior ou menor que a significância do último dígito.

O resultado de uma medição deve ser representado da forma:

x ± u(x)

onde "x" representa a medição, e "u(x)" a incerteza da medição. É recomendável manter aexpressão numérica entre parênteses.

A incerteza é um número que excede o valor do erro na maioria das vezes. Assim, "u(x)" éa magnitude do erro no ponto de vista estatístico:

u(x) = k σ

onde "k" é uma constante e "σ" o desvio padrão do erro. Normalmente utiliza-se k = 2, o que tornaa consistência da incerteza igual a 95% no intervalo de confidência.

Esta expressão de incerteza é mais flexível que a convenção de algarismos significativosporque não se restringe a ±5 no último significativo.

Podem ser desenvolvidas regras de manipulação dos valores de incerteza a partir dafórmula de propagação de variância. Para sua correta aplicação a incerteza deve ser umavariável aleatória independente. Isto é normalmente verdade nas medições, onde nenhuma formade distribuição de probabilidade é imposta.

Aplicando a somas e diferenças a fórmula é:

Assim, a incerteza na soma ou diferença de medidas é a soma dos quadrados dasincertezas de cada medida.

Para produtos e divisões a regra é: seja

Assim;

A incerteza relativa em um produto ou divisão é a raiz quadrada da soma das incertezasRELATIVAS de cada medição.

A regra geral para as incertezas, em uma função geral f(x1,x2,...,xn), onde x são as incertezas é dada por

}])x[u(...++])x[u(+])x{[u(=)x...++x+xu( 1/22n

22

21n21 ___

x*...*x*x=y n21 ÷÷÷

x)xu(...++

x)xu(+

x)xu(y = u(y)

n

n2

2

22

1

12 1/2

A utilização da fórmula da propagação da variância no cálculo da propagação da incertezanão é sempre correta, pois depende da linearização da função envolvida. Assim, a fórmula desoma e diferenças de incertezas é exata, mas a do o produto ou divisão de qualquer função nãolinear é aproximada. A aproximação é satisfatória se o erro relativo de x não for muito grande(u(x) < 20% u).

Exemplos:

(42,63±0,21)-(1,0±0,05)+(14,0±0,3) = 42,63-1,0+14,0 ± (0,212 + 0,052 + 0,32)1/2

= (55,63 ± 0,37)

2 π (10,623±0,500)÷ 129±15

= (0,5174 ± 0,0649)

É necessário realizar uma análise preliminar das incertezas experimentais para efetuar aseleção de instrumentos apropriados a fim de atingir aos objetivos do experimento. Estimar aincerteza ajuda no planejamento do experimento, e evitando experimentos desnecessários.

∂∂∑ )xu(

xf = u(f) i

i

2n

=1i

1/2

12915+

10,6230,500+1

129)(10,623)2(3,141593 22 1/2

_

1 – INTRODUÇÃO À INSTRUMENTAÇÃO

INSTRUMENTAÇÃO é a ciência que aplica e desenvolve técnicas para adequação de

instrumentos de medição, transmissão, indicação, registro e controle de variáveis físicas

em equipamentos nos processos industriais.

Nas indústrias de processos tais como siderúrgica, petroquímica, alimentícia, papel,

etc.; a instrumentação é responsável pelo rendimento máximo de um processo, fazendo

com que toda energia cedida, seja transformada em trabalho na elaboração do produto

desejado. As principais grandezas que traduzem transferências de energia no processo

são: PRESSÃO, NÍVEL, VAZÃO, TEMPERATURA; as quais denominamos de variáveis

de um processo.

1.2 - Classificação de Instrumentos de Medição

Existem vários métodos de classificação de instrumentos de medição. Dentre os quais

Podemos classificar os instrumentos de medição por:

• função

• sinal transmitido ou suprimento

• tipo de sinal

1.2.1 - Classificação por Função

Conforme será visto posteriormente, os instrumentos podem estar interligados entre si

para realizar uma determinada tarefa nos processos industriais. A associação desses

instrumentos chama-se malha e em uma malha cada instrumento executa uma função

(vide figura 1). Os instrumentos que podem compor uma malha são então classificados

por função cuja descrição sucinta pode ser verificada na tabela 1.

2

Figura 1 - Classificação por função de instrumentos que compõe uma malha de

instrumentação.

INSTRUMENTAÇÃO

DEFINIÇÃO

Detetor

São dispositivos com os quais conseguimos detectar alterações na variável do processo. Pode ser ou não parte do transmissor.

Transmissor

Instrumento que tem a função de converter sinais do detetor em outra forma capaz de ser enviada à distância para um instrumento receptor, normalmente localizado no painel.

Indicador

Instrumento que indica o valor da quantidade medida enviado pelo detetor, transmissor, etc.

Registrador

Instrumento que registra graficamente valores instantâneos medidos ao longo do tempo, valores estes enviados pelo detetor, transmissor, Controlador etc.

Conversor

Instrumento cuja função é a de receber uma informação na forma de um sinal, alterar esta forma e a emitir como um sinal de saída proporcional ao de entrada.

Unidade Aritmética

Instrumento que realiza operações nos sinais de valores de entrada de acordo com uma determinada expressão e fornece uma saída resultante da operação.

3

Integrador

Instrumento que indica o valor obtido pela integração de quantidades medidas sobre o tempo.

Controlador

Instrumento que compara o valor medido com o desejado e, baseado na diferença entre eles, emite sinal de correção para a variável manipulada a fim de que essa diferença seja igual a zero.

Elemento Final de Controle

Dispositivo cuja função é modificar o valor de uma variável que leve o processo ao valor desejado.

Tabela 1 – Classificação dos instrumentos por função.

1.2.2 - Classificação por Sinal de Transmissão ou Suprimento

Os equipamentos podem ser agrupados conforme o tipo de sinal transmitido ou o seu

suprimento. A seguir será descrito os principais tipos, suas vantagens e desvantagens.

1.2.2.1 - Tipo pneumático

Nesse tipo é utilizado um gás comprimido, cuja pressão é alterada conforme o valor que

se deseja representar. Nesse caso a variação da pressão do gás é linearmente

manipulada numa faixa específica, padronizada internacionalmente, para representar a

variação de uma grandeza desde seu limite inferior até seu limite superior. O padrão de

transmissão ou recepção de instrumentos pneumáticos mais utilizados é de 0,2 a 1,0

kgf/cm2 (aproximadamente 3 a 15psi no Sistema Inglês).

Os sinais de transmissão analógica normalmente começam em um valor acima do zero

para termos uma segurança em caso de rompimento do meio de comunicação. O gás

mais utilizado para transmissão é o ar comprimido, sendo também o NITROGÊNIO e

em casos específicos o GÁS NATURAL (PETROBRAS).

• Vantagem

4

A grande e única vantagem em seu utilizar os instrumentos pneumáticos está no fato de

se poder operá-los com segurança em áreas onde existe risco de explosão (centrais de

gás, por exemplo).

• Desvantagens

a) Necessita de tubulação de ar comprimido (ou outro gás) para seu suprimento e

funcionamento.

b) Necessita de equipamentos auxiliares tais como compressor, filtro, desumidificador,

etc. ..., para fornecer aos instrumentos ar seco, e sem partículas sólidas.

c) Devido ao atraso que ocorre na transmissão do sinal, este não pode ser enviado à

longa distância, sem uso de reforçadores. Normalmente a transmissão é limitada a

aproximadamente 100 m.

d) Vazamentos ao longo da linha de transmissão ou mesmo nos instrumentos são

difíceis de serem detectados.

e) Não permite conexão direta aos computadores.

1.2.2.2 - Tipo Hidráulico

Similar ao tipo pneumático e com desvantagens equivalentes, o tipo hidráulico utiliza-se

da variação de pressão exercida em óleos hidráulicos para transmissão de sinal. É

especialmente utilizado em aplicações onde torque elevado é necessário ou quando o

processo envolve pressões elevadas.

• Vantagens

a) Podem gerar grandes forças e assim acionar equipamentos de grande peso e

dimensão.

b) Resposta rápida.

• Desvantagens

5

a) Necessita de tubulações de óleo para transmissão e suprimento.

b) Necessita de inspeção periódica do nível de óleo bem como sua troca.

c) Necessita de equipamentos auxiliares, tais como reservatório, filtros, bombas, etc...

1.2.2.3 - Tipo elétrico

Esse tipo de transmissão é feito utilizando sinais elétricos de corrente ou tensão. Em

face da tecnologia disponível no mercado em relação a fabricação de instrumentos

eletrônicos microprocessados, hoje, é esse tipo de transmissão largamente usado em

todas as indústrias, onde não ocorre risco de explosão. Assim como na transmissão

pneumática, o sinal é linearmente modulado em uma faixa padronizada representando

o conjunto de valores entre o limite mínimo e máximo de uma variável de um processo

qualquer. Como padrão para transmissão a longas distâncias são utilizados sinais em

corrente contínua variando de (4 a 20mA) e para distâncias até 15 metros

aproximadamente, também utiliza-se sinais em tensão contínua de 1 a 5V.

• Vantagens

a) Permite transmissão para longas distâncias sem perdas.

b) A alimentação pode ser feita pelos próprios fios que conduzem o sinal de

transmissão.

c) Não necessita de poucos equipamentos auxiliares.

d) Permite fácil conexão aos computadores.

e) Fácil instalação.

f) Permite de forma mais fácil realização de operações matemáticas.

g) Permite que o mesmo sinal (4~20mA)seja “lido” por mais de um instrumento, ligando

em série os instrumentos. Porém, existe um limite quanto à soma das resistências

internas deste instrumentos, que não deve ultrapassar o valor estipulado pelo fabricante

do transmissor.

6

• Desvantagens

a) Necessita de técnico especializado para sua instalação e manutenção.

b) Exige utilização de instrumentos e cuidados especiais em instalações localizadas em

áreas de riscos.

c) Exige cuidados especiais na escolha do encaminhamento de cabos ou fios de sinais.

d) Os cabos de sinal devem ser protegidos contra ruídos elétricos.

1.2.2.4 - Tipo Digital

Nesse tipo, “pacotes de informações” sobre a variável medida são enviados para uma

estação receptora, através de sinais digitais modulados e padronizados. Para que a

comunicação entre o elemento transmissor receptor seja realizada com êxito é utilizada

uma “linguagem” padrão chamado protocolo de comunicação.

• Vantagens

a) Não necessita ligação ponto a ponto por instrumento.

b) Pode utilizar um par trançado ou fibra óptica para transmissão dos dados.

c) Imune a ruídos externos.

d) Permite configuração, diagnósticos de falha e ajuste em qualquer ponto da malha.

e) Menor custo final.

• Desvantagens

a) Existência de vários protocolos no mercado, o que dificulta a comunicação entre

equipamentos de marcas diferentes.

b) Caso ocorra rompimento no cabo de comunicação pode-se perder a informação e/ou

controle de várias malha.

1.2.2.5 - Via Rádio

7

Neste tipo, o sinal ou um pacote de sinais medidos são enviados à sua estação

receptora via ondas de rádio em uma faixa de freqüência específica.

• Vantagens

a) Não necessita de cabos de sinal.

b) Pode-se enviar sinais de medição e controle de máquinas em movimento.

• Desvantagens

a) Alto custo inicial.

b) Necessidade de técnicos altamente especializados.

1.2.2.6 - Via Modem

A transmissão dos sinais é feita através de utilização de linhas telefônicas pela

modulação do sinal em freqüência, fase ou amplitude.

• Vantagens

a) Baixo custo de instalação.

b) Pode-se transmitir dados a longas distâncias.

• Desvantagens

a) Necessita de profissionais especializados.

b) baixa velocidade na transmissão de dados.

c) sujeito as interferências externas, inclusive violação de informações.

8

1.3 - Simbologia de Instrumentação

Com objetivo de simplificar e globalizar o entendimento dos documentos utilizados para

representar as configurações utilizadas para representar as configurações das malhas

de instrumentação, normas foram criadas em diversos países. No Brasil Associação

Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) através de sua norma NBR 8190 apresenta e

sugere o uso de símbolos gráficos para representação dos diversos instrumentos e

suas funções ocupadas nas malhas de instrumentação. No entanto, como é dada a

liberdade para cada empresa estabelecer/escolher a norma a ser seguida na

elaboração dos seus diversos documentos de projeto de instrumentação outras são

utilizadas. Assim, devido a sua maior abrangência e atualização, uma das normas mais

utilizadas em projetos industriais no Brasil é a estabelecida pela ISA (Instrumentation

Society of America).

A seguir serão apresentadas as normas ABNT e ISA, de forma resumida, e que serão

utilizadas ao longo dos nossos trabalhos.

1.3.1 – Finalidades

1.3.1.1 - Informações Gerais:

As necessidades de procedimentos de vários usuários são diferentes. A norma

reconhece essas necessidades quando estão de acordo com os objetivos e fornece

métodos alternativos de simbologia. Vários exemplos são indicados para adicionar

informações ou simplificar a simbologia. Os símbolos dos equipamentos de processo

não fazem parte desta norma, porém são incluídos apenas para ilustrar as aplicações

dos símbolos da instrumentação.

1.3.1.2 - Aplicação na Indústria

A norma é adequada para uso em indústrias químicas, de petróleo, de geração de

energia, refrigeração, mineração, refinação de metal, papel e celulose e muitas outras.

9

Algumas áreas, tal como astronomia, navegação e medicina usam instrumentos tão

especializados que são diferentes dos convencionais. Não houve esforços para que a

norma atendesse às necessidades dessas áreas. Entretanto, espera-se que a mesma

seja flexível suficientemente para resolver grande parte desse problema.

1.3.1.3 - Aplicação nas atividades de trabalho

A norma é adequada para uso sempre que qualquer referência a um instrumento ou a

uma função de um sistema de controle for necessária com o objetivo de simbolizar a

identificação. Tais referências podem ser aplicadas para as seguintes utilizações (assim

como outras):

• Projetos;

• exemplos didáticos;

• material técnico - papeis, literatura e discussões;

• diagramas de sistema de instrumentação, diagramas de malha, diagramas

lógicos;

• descrições funcionais;

• diagrama de fluxo: processo, mecânico, engenharia, sistemas, tubulação

(processo);

• e desenhos/projetos de construção de instrumentação;

• Especificações, ordens de compra, manifestações e outras listas;

• Identificação de instrumentos (nomes) e funções de controle;

• Instalação, instruções de operação e manutenção, desenhos e registros.

A norma destina-se a fornecer informações suficientes a fim de permitir que qualquer

pessoa, ao revisar qualquer documento sobre medição e controle de processo, possa

entender as maneiras de medir e controlar o processo (desde que possua certo

conhecimento do assunto). Não constitui pré-requisito para esse entendimento um

conhecimento profundo/detalhado de um especialista em instrumentação.

10

1.3.2 - Simbologia Conforme Norma ABNT (NBR-8190)

1.3.2.1 - Tipos de Conexões

1) Conexão do processo, ligação mecânica ou suprimento ao instrumento.

2) Sinal pneumático ou sinal indefinido para diagramas de processo.

3) Sinal elétrico.

4) Tubo capilar (sistema cheio).

5) Sinal hidráulico.

6) Sinal eletromagnético ou sônico (sem fios).

1.3.2.2 - Código de Identificação de Instrumentos

Cada instrumento deve se identificar com um sistema de letras que o classifique

funcionalmente (Tabela 2).

Como exemplo, uma identificação representativa é a seguinte:

11

Tabela 2 – Significado dos códigos de identificação de instrumentos.

12

Obs 1 : Multifunção significa que o instrumento é capaz de exercer mais de uma função.

Obs 2 : Os números entre parênteses se referem às notas relativas descritas a seguir.

Notas Relativas

1) As letras “indefinidas” são próprias para indicação de variáveis não listadas que

podem ser repetidas em um projeto particular. Se usada, a letra deverá ter um

significado como “primeira - letra” e outro significado como “letra - subsequente”. O

significado precisará ser definido somente uma vez e uma legenda para aquele

respectivo projeto. Por exemplo: a letra N pode ser definida como Módulo de

Elasticidade na “primeira - letra” e na “letra subsequente”.

2) A letra “não classificada”, X, é própria para indicar variáveis que serão usadas uma

vez, ou de uso limitado. Se usada, a letra poderá ter qualquer número de

significados como “primeira - letra” e qualquer número de significados como “letra -

subsequente”. Exceto para seu uso como símbolos específicos, seu significado

deverá ser definido fora do círculo de identificação no fluxograma. Por exemplo: XR-

3 pode ser um “registrador de vibração”, XR-2 pode ser um “registrador de tensão

mecânica” e XX4 pode ser um “osciloscópio de tensão mecânica”.

3) Qualquer primeira - letra, se usada em combinação com as letras modificadoras D

(diferencial), F (razão) ou Q (totalização ou integração), ou qualquer combinação,

será tratada como uma entidade “primeira - letra”. Então, instrumentos TDI e TI

medem duas diferentes variáveis, que são: temperatura diferencial e temperatura.

4) A “primeira - letra” A, para análise, cobre todas as análises não listadas na Tabela 1

e não cobertas pelas letras “indefinidas”. Cada tipo de análise deverá ser definido

fora do seu círculo de indefinição no fluxograma. Símbolos tradicionalmente

conhecidos como pH, O2, e CO, têm sido usados opcionalmente em lugar da

“primeira - letra” A.

13

5) O uso da “primeira - letra” U para multivariáveis em lugar de uma combinação de

“primeira letra” é opcional.

6) O uso dos termos modificadores alto, baixo, médio ou intermediário e varredura ou

seleção é preferido, porém opcional.

7) O termo “segurança” se aplicará somente para elementos primários de proteção de

emergência e elementos finais de controle de proteção de emergência. Então, uma

válvula auto - operada que previne a operação de um sistema acima da pressão

desejada, aliviando a pressão do sistema, será uma PCV, mesmo que a válvula não

opere continuamente. Entretanto esta válvula será uma PSV se seu uso for para

proteger o sistema contra condições de emergência, isto é, condições que colocam

em risco o pessoal e o equipamento, ou ambos e que não se esperam acontecer

normalmente. A designação PSV aplica-se para todas as válvulas que são utilizadas

para proteger contra condições de emergência em termos de pressão, não

importando se a construção e o modo de operação da válvula enquadram-se como

válvula de segurança, válvula de alívio ou válvula de segurança e alívio.

8) A função passiva “visor” aplica-se a instrumentos que dão uma visão direta e não

calibrada do processo.

9) O termo “indicador” é aplicável somente quando houver medição de uma variável.

Um ajuste manual, mesmo que tenha uma escala associada, porém desprovido de

medição de fato, não deve ser designado “indicador”.

10) Uma “lâmpada - piloto”, que é a parte de uma malha de instrumentos, deve ser

designada por uma “primeira - letra” seguida pela “letra subsequente”. Entretanto, se

é desejado identificar uma “lâmpada - piloto” que não é parte de uma malha de

instrumentos, a “lâmpada - piloto” pode ser designada da mesma maneira ou

alternadamente por uma simples letra L. Por exemplo: a lâmpada que indica a

operação de um motor elétrico pode ser designada com EL, assumindo que a

14

tensão é a variável medida ou XL assumindo a lâmpada é atuada por contatos

elétricos auxiliares do sistema de partida do motor, ou ainda simplesmente L. A ação

de uma “lâmpada - piloto” pode ser acompanhada por um sinal audível.

11) O uso da “letra - subsequente” U para “multifunção” em lugar de uma combinação

de outras letras funcionais é opcional.

12) Um dispositivo que conecta, desconecta ou transfere um ou mais circuitos pode ser,

dependendo das aplicações, uma “chave”, um “relé”, um “controlador de duas

posições”, ou uma “válvula de controle”. Se o dispositivo manipula uma corrente

fluida de processo e não é uma válvula de bloqueio comum atuada manualmente,

deve ser designada como uma “válvula de controle”. Para todas as outras

aplicações o equipamento é designado como:

a) uma “chave”, quando é atuado manualmente;

b) uma “chave” ou um “controlador de duas posições”, se é automático e se é

atuado pela variável medida. O termo “chave” é geralmente atribuído ao dispositivo

que é usado para atuar um circuito de alarme, “lâmpada piloto”, seleção,

intertravamento ou segurança. O termo “controlador” é geralmente atribuído ao

equipamento que é usado para operação de controle normal;

c) um “relé”, se é automático e não atuado pela variável medida, isto é, ele é atuado

por uma “chave” ou por um “controlador de duas posições”.

13) Sempre que necessário as funções associadas como o uso da “letra - subsequente”

Y devem ser definidas fora do círculo de identificação. Não é necessário esse

procedimento quando a função é por si só evidente, tal como no caso de uma

válvula solenóide.

14) O uso dos termos modificadores “alto”, “baixo”, “médio” ou “intermediário”, deve

corresponder a valores das variáveis medidas e não dos sinais, a menos que de

outra maneira seja especificado. Por exemplo: um alarme de nível alto derivado de

15

um transmissor de nível de ação reversa é um LAH, embora o alarme seja atuado

quando o sinal alcança um determinado valor baixo. Os termos podem ser usados

em combinações apropriadas.

15) Os termos “alto” e “baixo”, quando aplicados para designar a posição de válvulas,

são definidos como:

alto - denota que a válvula está em ou aproxima-se da posição totalmente aberta;

baixo - denota que a válvula está em ou aproxima-se da posição totalmente

fechada.

1.3.2.3 - Simbologia de Identificação de Instrumentos de Campo e Painel

16

1.3..2.4 - Instrumentação de Vazão

1.3.2.5 - Válvula de Controle

1.3.2.6 - Alguns Arranjos Típicos de Instrumentos • Vazão

17

• Pressão

19

• Temperatura

20

• Nível

21

1.3.3 - Simbologia Conforme Norma ISA

1.3.3.1 - Aplicação para Classes e Funções de Instrumentos

As simbologias e o método de identificação desta norma são aplicáveis para toda

classe de processo de medição e instrumentação de controle. Podem ser utilizados não

somente para identificar instrumentos discretos e suas funções, mas também para

identificar funções analógicas de sistemas que são denominados de várias formas

como “Shared Display” (display compartilhado), “Shared Control” (controle

compartilhado), “Distribuided Control” (controle distribuído) e “Computer Control”

(controle por computador).

1.3.3.2 - Conteúdo da Identificação da Função

A norma é composta de uma chave de funções de instrumentos para sua identificação

e simbologia. Detalhes adicionais dos instrumentos são melhores descritos em uma

22

especificação apropriada, folha de dados, ou outro documento utilizado que esses

detalhes requerem.

1.3.3.3 - Conteúdo de Identificação da Malha

A norma abrange a identificação de um instrumento e todos outros instrumentos ou

funções de controle associados a essa malha. O uso é livre para aplicação de

identificação adicional. tais como, número de serie, número da unidade, número da

área, ou outros significados.

Tabela 3 – Significado dos códigos de identificação de instrumentos (NORMA ISA)

23

As diferenças básicas entre a tabela da ABNT (tabela 2) e a tabela da norma ISA

(tabela 3) são :

• A letra “C” na tabela ABNT indica condutividade elétrica (como primeira letra) para a

norma ABNT e controlador para segunda letra; na norma ISA a primeira letra é

definida pelo usuário;

• A letra “D” na tabela ABNT indica densidade ou massa específica (como primeira

letra) e a letra modificadora significa diferencial; já para a norma ISA, a primeira letra

é de escolha do usuário, mantendo-se a letra modificadora como diferencial;

• A letra “G” significa medida dimensional para a norma ABNT e é de escolha do

usuário para a norma ISA;

• A letra “M” significa umidade para a norma ABNT e é de escolha do usuário para a

norma ISA e a letra modificadora significa momentâneo;

• A letra “V” significa viscosidade para a norma ABNT na primeira letra e vibração ou

análise mecânica para a norma ISA.

1.3.3.4 - Símbolos de Linha de Instrumentos

Todas as linhas são apropriadas em relação às linhas do processo de tubulação:

24

1.3.3.5 - Símbolos opcionais binários (ON - OFF)

Nota: “OU” significa escolha do usuário. Recomenda-se coerência.

• São sugeridas as seguintes abreviaturas para denotar os tipos de alimentação.

Essas designações podem ser também aplicadas para suprimento de fluidos.

AS - suprimento de ar

IA - ar do instrumento

PA - ar da planta

ES - alimentação elétrica

GS - alimentação de gás

HS - suprimento hidráulico

NS - suprimento de nitrogênio

SS - suprimento de vapor

WS - suprimento de água

* O valor do suprimento pode ser adicionado à linha de suprimento do instrumento;

exemplo: AS-100, suprimento de ar 100-psi; ES-24DC; alimentação elétrica de 24VDC.

** O símbolo do sinal pneumático se aplica para utilização de sinal, usando qualquer

gás.

*** Fenômeno eletromagnético inclui calor, ondas de rádio, radiação nuclear e luz.

25

1.3.3.6 - Símbolos Gerais de Instrumentos ou de Funções

Tabela 3 – Símbolos gerais para instrumentos ou funções, norma ISA.

26

* O tamanho do símbolo pode variar de acordo com a necessidade do usuário e do tipo

do documento. Sugerimos acima um tamanho de quadrado e círculo para diagramas

grandes.

Recomenda-se coerência.

** As abreviaturas da escolha do usuário, tal como IPI (painel do instrumento n.º 1, IC2

(console do instrumento n.º 2). CC3 (console do computador n.º 3) etc... podem ser

usados quando for necessário especificar a localização do instrumento ou da função.

*** Normalmente, os dispositivos de funções inacessíveis ou que se encontram na parte

traseira do painel podem ser demonstrados através dos mesmos símbolos porém, com

linhas horizontais usando-se os pontilhados.

**** Não é obrigado mostrar um alojamento comum.

***** O desenho (losango) apresenta metade do tamanho de um losango grande.

****** Veja ANSI/ISA padrão S5.2 para símbolos lógicos específicos.

27

2.0 – CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS DOS INSTRUMENTOS

2.1 - Exatidão (Accuracy)

É a aptidão de um instrumento de medição para dar respostas próximas a um valor

verdadeiro convencional. A exatidão é um conceito qualitativo e normalmente é dada

como um valor percentual do fundo de escala do instrumento.

Ex.: Um voltímetro com fundo de escala 10V e exatidão ±1%. O erro máximo esperado

é de 0,1 V. Isto quer dizer que se o instrumento mede 1V, o possível erro é de 10%

deste valor (0,1V). Por esta razão é uma regra importante escolher instrumentos com

uma faixa apropriada para os valores a serem medidos.

Obs.: O Termo precisão não deve ser utilizado como sinônimo de exatidão.

2.2 - Classe de Exatidão

É a classe de instrumentos de medição que satisfazem a certas exigências

metrológicas destinadas a conservar os erro dentro de limites especificados.

Ex.: Seja o caso dos TPs e dos TCs . A escolha da classe de exatidão dependerá da

aplicação do equipamento, que deverão possuir classe de exatidão igual ou superior.

As aplicações mais comuns são as seguintes:

28

Tabela 4 – Classe de Exatidão de instrumentos de medidas.

2.3 – Precisão

A precisão é um termo que descreve o grau de liberdade a erros aleatórios, ou seja, ao

nível de espalhamento de várias leituras em um mesmo ponto. A precisão é

freqüentemente confundida com a exatidão. Um aparelho preciso não implica que seja

exato. Uma baixa exatidão em instrumentos precisos decorre normalmente de um

desvio ou tendência (bias) nas medidas, o que poderá ser corrigido por uma nova

calibração.

As figuras a seguir ilustram as características de exatidão e precisão de um instrumento

ou equipamento.

29

Os graus de repetitividade e de reprodutibilidade são maneiras alternativas de se

expressar a precisão. Embora estes termos signifiquem praticamente a mesma coisa,

eles são aplicados a contextos diferentes.

A repetitividade (mesmas condições) descreve o grau de concordância entre os

resultados de medições sucessivas de um mesmo mensurando efetuadas sob as

mesmas condições de medição. Estas condições são denominadas condições de

repetitividade e incluem o mesmo procedimento de medição, mesmo observador,

mesmo instrumento de medição utilizado nas mesmas condições, mesmo local e

repetição em curto período de tempo.

A reprodutibilidade expressa o grau de concordância entre os resultados das

medições de um mesmo mensurando, efetuadas sob condições variadas de medição.

Para que uma expressão de reprodutibilidade seja válida, é necessário que sejam

especificadas as condições alteradas, que podem incluir o princípio de medição,

30

método de medição, observador, instrumento de medição, padrão de referência, local,

condições de utilização e condições climáticas.

2.4 – Incerteza

A incerteza é um parâmetro, associado ao resultado de uma medição, que caracteriza

a dispersão dos valores que podem ser fundamentalmente atribuídos a um

mensurando. Este parâmetro pode ser, por exemplo, um desvio padrão (ou múltiplo

dele), ou a metade de um intervalo correspondente a um nível de confiança

estabelecido. Em geral, compreende muitos componentes, incluindo aqueles

resultantes dos efeitos sistemáticos, como os associados com correções, distribuições,

desvios padrões, assumidos com base na experiência ou em outras informações, que

contribuem para a dispersão.

2.5 – Tolerância

A tolerância é um termo muito próximo à exatidão e define o erro máximo que é

esperado em um determinado valor. Embora não seja uma característica estática de

instrumentos, é aqui mencionado porque a exatidão de alguns instrumentos é

especificada em termos de tolerância. Quando aplicado corretamente, a tolerância de

um componente manufaturado descreve o máximo desvio de um valor especificado. Por

exemplo, um resistor escolhido aleatoriamente com valor nominal 1000 ohms, de

tolerância 5%, pode ter seu valor real entre 950 Ohms e 1050 Ohms.

2.6 - Tendência de um instrumento (bias)

A tendência de um instrumento é um erro sistemático da indicação de um instrumento

que ocorre em toda a sua faixa de indicação. A tendência é normalmente estimada pela

média dos erros de indicação de um número apropriado de medições repetidas e

poderão ser removidas através de nova calibração ou simplesmente um ajuste de zero.

31

2.7 – Discrição

É aptidão de um instrumento em não alterar o valor do mensurando.

2.8 - Linearidade e a não - linearidade

A linearidade é uma característica normalmente desejável onde a leitura de um

instrumento é linearmente proporcional à grandeza sendo medida. O gráfico a seguir

mostra a relação entre uma grandeza e o resultado de medições. Nesta figura pode-se

observar um certo grau de linearidade que pode ser notado mesmo visualmente. No

entanto, utilizar-se-á métodos estatísticos, tais como um coeficiente de correlação, para

saber o quão a curva mostrada se aproxima de uma reta.

A não – linearidade , por sua vez, é definida como o máximo desvio de qualquer uma

das leituras com relação à reta obtida, e é normalmente expressa como uma

percentagem do fundo de escala.

2.7 - Sensibilidade do instrumento

A sensibilidade é definida como a resposta de um instrumento de medição dividida pela

correspondente variação no estímulo. A sensibilidade pode depender do valor do

32

estímulo. Sendo assim, a sensibilidade pode ser contabilizada como a inclinação da

reta que define a relação entre a leitura e a grandeza medida.

Ex.: A pressão de 2 bar produz uma deflexão de 10 graus em um transdutor de

pressão, a sensibilidade do instrumento é 5 graus/bar, desde que a deflexão seja zero

quando aplica-se zero bar.

2.8 - Sensibilidade a Distúrbios

Todas as calibrações e especificações de um instrumento são válidos somente sob

condições controladas de temperatura, pressão, etc. Estas condições ambientais

padrão são usualmente definidas na especificação do instrumento. Em função da

variação das condições ambientais, certas características estáticas dos instrumentos

podem se alterar lentamente. Sendo assim, a sensibilidade a distúrbios é uma medida

da extensão destas alterações. Tais variações de condições ambientais podem afetar

os instrumentos de duas maneiras, conhecidas como deriva (drift) de zero e deriva de

sensibilidade.

A Deriva de Zero descreve o efeito de como a leitura de zero de um instrumento é

modificada pela alteração nas condições ambientais. Em um voltímetro, por exemplo, a

deriva de zero relacionada à variações de temperatura é dada em Volts/oC. Se o zero

deste voltímetro é modificado em funções de outras condições ambientais, outros

coeficientes deverão ser determinados.

A Deriva de Sensibilidade ou deriva do fator de escala define o quão a sensibilidade

de um instrumento varia em função das condições ambientais. As figuras a seguir

exemplificam a existência de deriva de zero, deriva de sensibilidade, e o caso onde

ambas acontecem, respectivamente.

34

Exercício

Uma balança de mola é calibrada em um ambiente à temperatura de 20 0C com as

seguintes características deflexão/carga:

Quando usado em um ambiente à temperatura de 30 0C, obtém-se as seguintes

características deflexão/carga:

Determine a deriva de zero e de sensibilidade por 0C.

Solução

A 20 0C - sensibilidade 20 mm/kg; A 30 0C - sensibilidade 22 mm/kg

Tendência (bias) = 5 mm (deflexão a carga zero); Sensibilidade = 2 mm/kg

Deriva de zero / 0C = 5 / 10 = 0,5 mm/ 0C; Deriva de sensibilidade / 0C = 2 / 10

= 0,2 (mm/kg)/ 0C.

2.9 - Faixa de indicação e amplitude

A faixa de indicação ou alcance (range) é o conjunto de valores limitados pelas

indicações extremas, ou seja, entre os valores máximos e mínimos possíveis de serem

medidos com determinado instrumento.

Ex.: Um termômetro pode ter um range de 0 a 100 0C.

35

Por outro lado, a diferença entre o maior e o menor valor de uma escala de um

instrumento é denominado amplitude da faixa nominal (span) ou varredura.

Ex.: Um instrumento capaz de reagir entre 20 e 200 psi tem um span de 180 psi.

2.10 – Resolução

É a menor diferença entre indicações de um dispositivo mostrador que pode ser

significativamente percebida. Para um dispositivo mostrador digital, é a variação na

indicação quando o dígito menos significativo varia de uma unidade. Este conceito

também se aplica a um dispositivo registrador.

2.11 - Zona morta

É o Intervalo máximo no qual um estímulo pode variar em ambos os sentidos, sem

produzir variação na resposta de um instrumento de medição. A zona morta pode

depender da taxa de variação e pode, muitas vezes, ser deliberadamente ampliada, de

modo a prevenir variações na resposta para pequenas variações no estímulo.

3.0 – CARACTERÍSTICAS DINÂMICAS DOS INSTRUMENTOS

As características estáticas dos instrumentos se referem somente a medidas em regime

permanente. As características dinâmicas, no entanto, descrevem o seu

comportamento durante o intervalo de tempo em que a grandeza medida varia até o

momento em que o seu valor medido é apresentado. Como nas características

estáticas, as características dinâmicas se aplicam somente

quando os instrumentos são utilizados sob condições ambientais especificadas. Fora

destas condições de calibração pode-se esperar alterações nestas características

dinâmicas. Qualquer sistema de medida linear e invariante no tempo respeita a

seguinte relação entre entrada (qi) e saída (q0) em um tempo t maior que zero.

36

Se for considerado que a grandeza a ser medida permanece constante durante o tempo

de leitura, então esta equação fica simplificada, podendo ser chamada EQUAÇÃO

DINÂMICA.

Simplificações adicionais podem ser consideradas quando esta equação é aplicada a

classes típicas de instrumentos.

3.1 - Instrumento de ordem zero

A menos de a0, todos os outros coeficientes da equação dinâmica são iguais a zero.

Onde K é uma constante conhecida como sensibilidade do instrumento, definida

anteriormente. Qualquer instrumento que se comporte segundo esta equação é dito ser

de ordem zero. Como exemplo, pode-se citar um potenciômetro usado para medir

movimento; a tensão de saída muda instantaneamente tão logo a haste do

potenciômetro se movimente ao longo de seu curso. Em geral os instrumentos de

ordem zero são formados por elementos com características dissipativas, ou seja, são

elementos passivos, elétricos ou mecânicos, que não possuem capacidade de

armazenamento de energia.

37

3.2 - Instrumento de primeira ordem

A menos de a0 e a1, todos os outros coeficientes da equação dinâmica são iguais a

zero.

Se “d/dt” for substituído pelo operador “D”, tem-se:

Definindo-se K = b0/a0 como sendo a sensibilidade estática e t = a1/a0 como a

constante de tempo do sistema, tem-se:

Resolvendo-se analiticamente esta equação, a saída q0 em resposta a um degrau na

entrada qi varia de maneira aproximada à figura a seguir. A constante de tempo t da

resposta ao degrau é o tempo tomado quando a saída atinge 63% do seu valor final.

38

O termopar é um bom exemplo de instrumento de primeira ordem. Se um termopar à

temperatura ambiente for colocado em água fervente, a tensão de saída não irá

instantaneamente para o nível de 100oC, mas irá gradativamente conforme mostrado

na figura anterior até atingir o seu valor definitivo. Um grande número de instrumentos

pertence à classe de instrumentos de primeira ordem e, na maioria destes casos, as

constantes de tempo possuem valores reduzidos. É conveniente salientar que em se

tratando de sistemas de controle, é de fundamental importância que esta constante de

tempo seja levada em consideração. Os instrumentos de primeira ordem são formados

por associações de um elemento, elétrico ou mecânico, que possua característica

dissipativa e um elemento armazenativo. Ou seja, a energia armazenada em um

elemento vai se dissipando em outro, resultando em uma característica exponencial.

Elementos elétricos passivos que armazenam energia são os indutores (campo

magnético) e os capacitores (campo elétrico), os quais possuem os análogos

mecânicos: mola e amortecedor. A perda elétrica por efeito Joule sobre uma resistência

tem como análogo mecânico a perdas por atrito.

3.3 - Instrumento de segunda ordem A resposta a um degrau de um instrumento de segunda ordem se dá de maneira

oscilatória amortecida sobre uma exponencial amortecida. Este fato se deve

principalmente à presença de pelo menos dois elementos passivos com características

armazenativas, responsáveis pela resposta oscilatória (senoidal), e por pelo menos um

39

elemento dissipativo, responsável pela característica exponencial amortecida. O sensor

mais comum que se encaixa nesta classificação é o acelerômetro . Nele, a vibração é

sensoreada através do deslocamento observado em um sistema composto por uma

mola e um amortecedor. A característica dissipativa é obtida por atrito.

4.0 – CALIBRAÇÃO DE INSTRUMENTOS

A Calibração de Instrumentos é um conjunto de operações que estabelece, sob

condições específicas, a relação entre os valores indicados por um instrumento de

medição ou sistema de medição ou valores representados por uma medida

materializada ou um material de referência, e os valores correspondentes das

grandezas estabelecidas por padrões. Muitas vezes o termo Aferição também é

empregado com o sentido de calibração; no entanto a tendência é o desuso deste, já

que em nível mundial não existe o seu sinônimo em inglês ou em francês como

acontece com o termo calibração (CALIBRATION_ou ÉTALONNAGE).

O resultado de uma calibração permite tanto o estabelecimento dos valores do

mensurando para as indicações, como a determinação das correções a serem

aplicadas. Além disto, uma calibração pode, também, determinar outras propriedades

metrológicas como o efeito das grandezas de influência. O resultado de uma calibração

pode ser registrado em um documento, algumas vezes denominado Certificado de

calibração ou Relatório de calibração.

4.1 – Padrão

Medida materializada, instrumento de medição, material de referência ou sistema de

medição destinado a definir, realizar, conservar ou reproduzir uma unidade ou um ou

mais valores de uma grandeza para servir como referência. Sendo assim, tem-se os

seguintes tipos de padrões:

40

• Padrão de Referência: Padrão, geralmente tendo a mais alta qualidade metrológica

disponível em um dado local ou em uma dada organização, a partir do qual as

medições lá executadas são derivadas;

• Padrão Primário: Padrão que é designado ou amplamente reconhecido como tendo

as mais altas qualidades metrológicas e cujo valor é aceito sem referência a outros

padrões de mesma grandeza. Este conceito é igualmente válido para grandezas de

base e para grandezas derivadas;

• Padrão Secundário: Padrão cujo valor é estabelecido por comparação a um padrão

primário da mesma grandeza;

• Padrão Internacional: Padrão reconhecido por um acordo internacional para servir,

internacionalmente, como base para estabelecer valores a outros padrões da

grandeza a que se refere;

• Padrão Internacional: Padrão reconhecido por uma decisão nacional para servir, em

um país, como base para estabelecer valores a outros padrões da grandeza a que

se refere;

• Padrão de Trabalho: Padrão utilizado rotineiramente para calibrar ou controlar

medidas materializadas, instrumentos de medição ou materiais de transferência.

Um padrão de trabalho é, geralmente, calibrado por comparação a um padrão de

referência. O padrão de trabalho utilizado rotineiramente para assegurar que as

medições estão sendo executadas corretamente é chamado Padrão de Controle;

• Padrão de Transferência: Padrão utilizado como intermediário para comparar

padrões. O termo dispositivo de transferência deve ser utilizado quando o

intermediário não é um padrão;

41

• Padrão Itinerário: Padrão, algumas vezes de construção especial, para ser

transportado entre locais diferentes, como, por exemplo, o padrão de freqüência de

césio, portátil, operado por bateria.

4.2 – Rastreabilidade

Propriedade do resultado de uma medição, ou do valor de um padrão, estar relacionado

a referências estabelecidas, geralmente padrões internacionais ou nacionais, através

de uma cadeia contínua de comparações, Cadeia de Rastreabilidade, todas tendo

incertezas estabelecidas. Sendo assim, este padrão pode ser dito Rastreável. A figura a

seguir apresenta um esquema de uma cadeia de rastreabilidade.

42

5.0 - GRANDEZAS BASE E PADRÕES ASSOCIADOS

O sistema corrente de unidades - Sistema Internacional (SI) - adotado e recomendado

pela Conferência Geral de Pesos e Medidas, se baseia nas sete unidades de base

seguintes.

43

* Um esterradiano é o ângulo sólido no qual, tendo o seu vértice no centro de uma

esfera, corta uma área da superfície desta esfera igual à área de um quadrado cujos

lados têm o comprimento igual ao raio da esfera.

Através destas unidades base pode-se obter as chamadas unidades derivadas.

6.0 – MEDIDAS DE PRESSÃO

A pressão é, por definição, a relação entre a força normal exercida em uma superfície e

a área desta superfície, por isso, muitas vezes, os métodos de medida de pressão e de

força se confundem. A pressão pode ser apresentada de duas formas. A primeira na

forma de pressão absoluta, ou seja, referida à pressão zero absoluto. A outra,

denominada pressão manométrica, é referida à pressão atmosférica no local da

medição. A figura 6.1 a seguir apresenta as escalas de referência para medidas de

pressão.

Figura 6.1 – Escalas de referência para medidas de pressão

44

De uma maneira geral, pode-se dizer:

A pressão é provavelmente a grandeza física que possua o maior número de unidades

empregadas para representá-la. As relações entre as principais são mostradas a seguir.

1 [atm] = 1,03323 [kgf/cm2] = 101325 [Pa] = 10,33 [ mmH2O] = 760 [mmHg] =

1,01325 [bar] = 14,70 [psi]

Como a definição de pressão emprega o conceito de força, muitos medidores e

transdutores de pressão partem da medição da força sobre um elemento de

determinada área. A seguir serão apresentadas algumas técnicas de medição de

pressão.

6.1 – Manômetro de Coluna

O manômetro de coluna consiste de um tubo de vidro, normalmente no formato da letra

U, contendo em seu interior um fluído específico para cada aplicação (fluído

manométrico). Quando se deseja medir pressão absoluta, a pressão desconhecida é

aplicada em uma extremidade, fazendo-se vácuo entre a outra extremidade selada e o

fluído. Quando este manômetro é utilizado para medir pressão manométrica, ambas as

extremidades do tubo serão abertas, estando a outra exposta à pressão atmosférica.

Este manômetro também pode ser usado para medir diferenças de pressão - pressão

diferencial -, aplicando-se pressões desconhecidas em ambas as extremidades. Tais

alternativas são, respectivamente, mostradas na figura 6.2 a seguir:

45

Figura 6.2 – Alternativas para medição de pressão usando Manômetro de Coluna.

A diferença entre as pressões aplicadas nas extremidades do manômetro está

relacionada com a diferença da altura - h - entre os níveis do fluído através da seguinte

expressão.

Onde �é a massa específica do fluído e g é a aceleração local da gravidade (m/s2).

Aplicando-se esta fórmula à relação anterior , tem-se P2 igual a zero, pressão

atmosférica (1 atm) e pressão desconhecida, respectivamente. A faixa de aplicação

deste tipo de manômetro é bastante extensa, já que o fluído manométrico também pode

ser mudado. Normalmente usa-se água, mercúrio ou álcool. Para a medição de grandes

pressões costuma-se empregar mercúrio, para pressões muito baixas utiliza-se álcool.

Uma alternativa para a medição de pequenas pressões é a utilização do manômetro

em uma posição inclinada (vide figura 6.3), aumentando-se o espectro de medição e

sensibilidade. A equação a ser utilizada deverá ser corrigida com o seno do ângulo de

inclinação:

46

Figura 6.3 – Manômetro em posição inclinada para medições de pequenas pressões.

A figura 6.4 a seguir apresenta alguns modelos de manômetros de coluna comerciais.

Figura 6.4 – Exemplos de Manômetros de Coluna comerciais

Para automatizar a medida de pressão em um manômetro de coluna com mercúrio,

pode-se usar uma ponte de Wheatstone com duas resistências externas conectadas

por um cabo de alta resistência, como mostrado a seguir na figura 6.5.

47

Figura 6.5 – Manômetro de coluna com ponte de wheatstone

Chamando r de RW / RREF, a pressão desconhecida poderá ser obtida pela medida da

tensão de saída Vo:

6.2 – Manômetro de Peso Morto

O manômetro de peso morto é um instrumento de zero central, onde massas calibradas

são colocadas na plataforma de um pistão até que duas marcas de referência fiquem

adjacentes. Neste ponto, a força peso exercida pelas massas se iguala à força exercida

pela pressão sobre a superfície interna do pistão. Infelizmente este instrumento não é

muito adequado para aplicação industrial mas, por permitir medidas com alto grau de

exatidão, é muito usado como padrão em laboratórios. A figura 6.6 ilustra o esquema de

48

um manômetro de peso morto, bem como exemplos de manômetros de peso morto

comerciais.

Figura 6.6 – Manômetro de peso morto utilizado em laboratórios para calibração de

instrumentos.

6.3 – Manômetro de Bourdon

O manômetro de Bourdon é um transdutor de pressão empregando elemento elástico

que é muito comum no meio industrial. Consiste basicamente de um tubo curvo, flexível

e de seção transversal oval, tendo sua tomada de pressão em uma de suas

extremidades, fixada, sendo a outra selada e livre para se movimentar. Quando a

pressão é aplicada em sua entrada, a seção oval vai se tornando circular, havendo

então uma deflexão da extremidade do tubo. Medindo-se esta deflexão pode-se inferir

sobre o valor da pressão. Isto é feito empregando-se um transdutor de deslocamento,

ou mais simplesmente, associando-se um ponteiro à extremidade móvel do tubo. A

figura 6.7 a seguir ilustra o exposto.

49

Muitas vezes o manômetro de Bourdon vem preenchido com um líquido viscoso com a

finalidade de diminuir o efeito oriundo de vibrações da máquina ou linha onde está

instalado, bem como para manter lubrificada as partes internas do mesmo.

Pode-se também encontrar manômetros de Bourdon de precisão, usados como padrão.

Possuem, neste caso, escalas maiores, com um maior número de divisões, resultando

em alta resolução, como mostram a figura 6.8.

Figura 6.7 – Esquema de Manômetros de Bourdon e Manômetros de Bourdon

comerciais.

50

Figura 6.8 –Manômetros de Bourdon comerciais de precisão.

6.4 – Transmissores de Pressão

Os transmissores, em geral, são uma junção de um elemento transdutor e um circuito

de transmissão de sinal, seja este sinal em tensão, corrente, freqüência ou outros. A

seguir serão apresentadas várias tecnologias empregadas na construção de

transdutores de pressão.

6.4.1 - Sensores (Transdutores) Capacitivos

Os sensores capacitivos são encontrados em configurações típicas, normalmente em

um encapsulamento compacto contendo duas superfícies metálicas paralelas e

eletricamente isoladas, uma das quais sendo um diafragma capaz de fletir a uma dada

pressão aplicada. O diafragma deve ser construído com material de baixa histerese ou

ligas de vidro e cerâmica. Estas duas superfícies, que se comportam como as placas do

capacitor, são montadas de modo que a uma pequena flexão mecânica, causada pela

aplicação de uma pressão, altera o espaço entre elas criando o efeito de um capacitor

variável. A alteração da capacitância deve ser detectada por um circuito comparador

bastante sensível e amplificado para sinais proporcionais de alto nível. A figura 6.9

abaixo mostra o esquema de um transdutor capacitivo.

51

Figura 6.9 – Esquema de um Transdutor Capacitivo.

Sabe-se que a capacitância de um capacitor de placas planas e paralelas pode ser

expressa em função da área (A) da placa e da distância (d) que as separa como:

Onde ε é a constante dielétrica do meio existente entre as placas do capacitor. Se for

considerado que pelo menos uma das placas esteja fixa e que a outra sofra deflexão

em função da pressão submetida, resulta em uma variação da distância entre as placas

e, em última análise, da capacitância do elemento. Sendo assim, ao submeter este

sensor a uma ponte de corrente alternada, pode-se detectar a variação da pressão

como uma função da variação da capacitância do sensor. A figura 6.10 mostra

transdutores de pressão capacitivos comerciais.

52

Figura 6.10 –Transdutores Capacitivos de pressão comerciais.

6.4.2 - Sensores (Transdutores) Piezoresistivos

Os sensores piezoresistivos (STRAIN-GAUGE) são fabricados usando técnicas de

processamento do silício, comuns na indústria de semicondutores. Por esta razão,

grande parte da tecnologia dos semicondutores é empregada em sua fabricação. Os

sensores piezoresistivos são também freqüentemente denominados sensores

integrados, sensores de estado sólido, sensores monolíticos (formados de um único

cristal de silício) ou, simplesmente, sensores de silício. Este sensor parte do princípio

da deformação de uma estrutura quando sujeita a uma força. Como mostrado na figura

6.11 a seguir.

Figura 6.11 – Atuação de forças de tração e compressão deformando blocos de

materiais.

53

Nesta figura tem-se uma estrutura livre de forças externas, sofrendo tração e

compressão, respectivamente. A pressão descreve a intensidade da força – STRESS –

em uma estrutura por unidade de área (P=F/A), enquanto a tensão – STRAIN_ –

descreve a deformação como uma variação incremental no comprimento (DL/L). A

resistência de uma barra retangular de comprimento L e área de seção A, com

resistividade volumétrica r é dada por R=Lr/A. Tomando

as derivadas parciais, tem-se:

Rearranjando teremos:

Quando há uma deformação longitudinal haverá também uma deformação na seção do

strain gauge segundo a relação de Poisson. Para pequenas tensões a deformação da

área é o dobro da deformação radial:

Onde ט é o coeficiente de Poisson. A taxa de variação da resistência será:

54

O coeficiente de Poisson varia de 0,25 a 0,35 para a maioria dos metais, de modo que

a sensibilidade do strain gauge (G) será da ordem de 1,5 a 2,5. Algumas ligas podem

possuir sensibilidades variando de 0,5 a 6, podendo ser até 150 para semicondutores.

Sendo assim, a pressão à qual uma estrutura está sujeita poderá ser determinada pela

variação da resistência de um sensor. Na maioria dos sensores, quatro resistores são

integrados formando uma ponte de

Wheatstone, de modo que dois resistores aumentam sua resistência e dois diminuem

com o aumento ou decréscimo da pressão aplicada. A figura 6.12 a seguir apresenta

uma configuração de resistor integrado e o sensor.

Figura 6.12 – Detalhes construtivos de um instrumento STRAIN – GAUGE com resistor

integrado.

Quando se deseja medir a intensidade de uma força, bem como a sua direção, usa-se

STRAIN-GAUGES estrategicamente posicionados em direções diferentes

resultando em um sensor multidirecional.

55

A direção e intensidade da força serão obtidas a partir da decomposição das

deformações nos eixos coordenados. A figura 6.13 a seguir apresenta o aspecto

construtivo de um transdutor de pressão integrado. O deste tipo de dispositivo é o

estado da arte na medição de pressão e suas derivações nas medidas de nível de

vazão.

Figura 6.13 – Dispositivo à base de processamento de silício para medição de Pressão.

Os transmissores de pressão encontram larga aplicação na indústria, com saídas em

corrente, tensão, freqüência ou em barramento. Alguns incorporam recursos de

apresentação numérica em Display do valor da medida. A figura 6.14, ilustra alguns

exemplos de medidores de Pressão Comerciais.

56

Figura 6.14 – Medidores de Pressão Comerciais.

6.4.3 - Medidas de pressão diferencial

A medição de pressão diferencial é de suma importância em processos industriais. As

suas maiores aplicações se encontram, principalmente, na medição de vazão onde se

utilizam dispositivos do tipo placas de orifício, bocais e venturis, uma vez que fornecem

o valor da vazão como uma função da pressão diferencial medida. A estrutura interna

de um sensor diferencial se assemelha muito à dos sensores convencionais

considerando-se apenas que, nestes últimos, um único diafragma é submetido apenas

à pressão desconhecida. Nos sensores diferenciais, por outro lado, pode-se ter um ou

dois diafragmas sujeitos às pressões que se deseja conhecer a diferença.

A fim de proteger as membranas ou diafragmas dos transdutores, normalmente

emprega-se um conjunto de registros (Manifolds) que, sendo convenientemente

operados, limitam a sobre-pressão impostas nestes elementos pelas operações

57

rotineiras do processo industrial. A figura 6.15 mostra um esquema de medição

diferencial de pressão com a utilização de Manifolds.

Figura 6.15 – Esquema para medição de Pressão Diferencial usando Manifolds.

Um tipo especial de sensor diferencial que dispensa o uso de Manifold é o sensor

capacitivo apresentado na figura 6.16 a seguir. Nesta concepção, a sobrepressão é

limitada por batentes, evitando o rompimento de diafragmas, provocando uma

saturação do sinal de saída.

Figura 6.16 – Sensor Capacitivo (diuspensa o uso de Manifolds).

58

O diafragma sensor colocado no centro da célula é, na verdade, uma placa móvel de

um capacitor. Esta deflete em função das pressões aplicadas à direita e à esquerda do

sensor, sobre os diafragmas isoladores, transmitidas através do fluído de

preenchimento, que é incompressível. Considerando CH e CL como capacitâncias de

placas planas, de mesma área paralelas, medidas entre a placa fixa e o diafragma

sensor, tem-se:

Onde e é a constante dielétrica do meio, d é a distância entre as placas fixas e ∆d é a

deflexão sofrida pelo diafragma sensor devido à aplicação da pressão diferencial DP.

7.0 – MEDIDAS DE VAZÃO A medição de vazão é uma das tarefas mais importantes em vários processos

industriais, principalmente nos setores químico e petroquímico – onde possuem um

papel fundamental sobre a receita e a produtividade da empresa –, papel e celulose,

alimentício, água e esgoto, energia e outros.

De uma maneira geral a vazão pode ser definida como vazão volumétrica e vazão

mássica. A vazão volumétrica trata do fluxo de um determinado volume em um intervalo

de tempo, enquanto a vazão mássica trabalha com o fluxo de uma massa em um

determinado intervalo de tempo. Assim:

Vazão volumétrica:

59

Vazão mássica:

Enquanto a primeira é dada em metros cúbicos por segundo (m3/s), litros por segundo

(l/s) e outros, a segunda é dada em quilos por segundo (kg/s), toneladas por hora (t/h) e

outras. No entanto, uma vazão pode ser relacionada à outra, uma vez que a massa

está relacionada ao volume, através da densidade. Dessa forma, tem-se:

A maioria dos medidores parte da medida da velocidade do fluído ou da variação da

energia cinética para determinar o valor da vazão. A velocidade, por sua vez, depende

da diferença de pressão atuante sobre o fluído que o faz atravessar uma tubulação, um

canal ou um conduto. Uma vez definida a área da seção transversal, A, pode-se obter a

vazão através da velocidade média do fluído, v.

ou, quando a velocidade é variável ao longo da área da seção.

Onde v é a velocidade da linha de fluxo.

60

A figura 7.1 a seguir mostra como o perfil do escoamento de um fluído varia ao longo da

seção transversal de um turbo ou canal, em condições de escoamento laminar ou

turbulento.

Figura 7.1 – Tipos de escoamento de um fluido em uma tubulação.

O engenheiro e cientista inglês Osborne Reynolds descobriu que, ser um escoamento

laminar ou turbulento, depende apenas da relação entre as forças inerciais e as forças

de origem viscosa (arraste e fricção). Considerando ainda velocidade média do

escoamento (v) e uma dimensão característica (D), resulta em um número adimensional

denominado número de Reynolds:

Onde m é a viscosidade e r é a densidade. A dimensão característica é quatro vezes o

raio hidráulico dado pela relação entre área da seção e o perímetro molhado que se

encosta à parede do tubo ou canal. Para tubulações pressurizadas a dimensão

característica é o seu próprio diâmetro. Vale lembrar que m/ρ é a chamada viscosidade

cinemática. Escoamentos laminares apresentam número de Reynolds menor que 2000,

enquanto valores maiores que 2000 são usualmente turbulentos. Na verdade, a

transição entre laminar e turbulento não ocorre em um valor específico de número de

Reynolds, mas em uma faixa que começa entre 1000 e 2000 e se estende até entre

3000 e 5000. Características físicas tais como estado da matéria, número de Reynolds,

61

viscosidade, densidade, temperatura, velocidade média, além do tipo de medida

desejada, restrições mecânicas, processo, meio de medição e outros irão pesar

decisivamente na seleção do melhor método de medida de vazão.

7.1 – Bocais, Venturis e Placas de Orifício

Neste sistema a vazão é obtida provocando-se o estrangulamento das tubulações,

conforme é mostrado na figura 7.2 (ponto 2). Uma vez que a vazão permanece

constante, a velocidade no ponto 2 terá que aumentar, reduzindo-se a pressão. A vazão

será, então, obtida a partir da diferença de pressão verificada. O estrangulamento nas

tubulações deve ser feito em trechos retos dos condutos, onde o escoamento não sofre

as influências das singularidades colocadas a montante e a jusante do medidor.

Considerando-se que a velocidade do fluido é suficientemente subsônica e

desprezando-se as perdas, pode-se aplicar a expressão de Bernoulli (princípios da

conservação da massa) para fluidos incompressíveis entre os pontos 1 e 2 e tendo por

base a figura 7.2 a seguir, temos a relações de vazão em função da variação da

pressão nas duas seções do conduto:

Figura 7.2 – Arranjo do estrangulamento de tubulações para determinação da vazão em

função da variação de pressão.

62

Com as tomadas de pressão no centro da tubulação, tem-se que z1 é igual a z2,

cancelando-se as parcelas. Tomando-se os diâmetros no ponto 1 e 2, iguais a D1 e D2,

respectivamente, a diferença de pressão será:

Considerando os coeficientes constantes pertinentes a cada arranjo de tubulação em

particular, temos:

As figuras 7.3, 7.4, 7.5 e 7.6 mostram alguns arranjos possíveis para medição de vazão

por diferencial de pressão.

Figura 7.3 – Venturi Longo.

63

Figura 7.3 – Venturi Curto.

Figura 7.4 – Bocal.

64

Figura 7.4 – Diafragma em Placa de Orifício.

Um outro sistema de medida de vazão baseado em pressão diferencial é o chamado V-

CONE; a característica fundamental para este tipo de medição de vazão é a imposição

do condicionamento do fluxo anterior à medida, desta forma o V-CONE pode ser

aplicado para diferentes perfis de escoamento. A figura 7.5, 7.6 e 7.7 mostram as

características de instalação e de tomada de pressão para medição da vazão. A

exatidão de um V-CONE é da ordem de 0,5%, com repetibilidade de 0,1% e faixa de

medição de 10:1 ou maior. Pode ser disponibilizado em tamanhos de ½” a 120”. O V-

CONE é utilizado na medição de óleo, gás natural, nos controles de processos em geral

e sistemas de saneamento. A grande vantagem deste sistema são os baixos custos de

manutenção por não existirem partes móveis.

65

Figura 7.5 – Instalação do V-CONE em tubulações para qualquer tipo de escoamento.

Figura 7.6 – Detalhe de uma tomada de pressão em um V-CONE .

Figura 7.7 – Detalhe de instalação em tubulação ( V-CONE) .

66

7.2 – Medidas de vazão com Sondas

As sondas, de um modo geral, têm por objetivo determinar a velocidade nos centros de

tubos de correntes do escoamento delimitados pelas dimensões da seção transversal

das sondas. Com estas velocidades medidas em vários pontos de uma mesma seção

transversal, para o escoamento em regime permanente e estacionário , torna-se

possível determinar a velocidade média nesta seção transversal e, portanto a vazão.

De um modo geral, para determinação do número mínimo de medidas ou de sondas a

serem instaladas, por raio ( D/2) em dois diâmetros normais, é recomendado:

· Fluido no estado gasoso

· Fluido no estado líquido

Para determinar o posicionamento das sondas adota-se o critério da divisão de A em

um número 2 × Z S de áreas iguais, para os raios dos anéis:

As sondas, são dispostas ao longo dos dois diâmetros normais nos raios de j impares

(1, 3, 5,...), conforme mostra a figura 7.8 a seguir.

67

Figura 7.8 – Determinação dos pontos para instalação das sondas.

A vazão será dada pela velocidade integralizada em toda a área da seção do tubo.

Existem um grande número de sondas mecânicas, iônicas e térmicas, dentre outras,

muitas normalizadas, sendo as mais conhecidas denominadas: tubo de Pitot, tubos tipo

O de Prandtl, sondas duplas, sonda venturi. Na figura 7.9 a seguir estão representados

estes dois tipos de tubos com suas principais características, bem como varias pontas

para tubo de Pitot, mostrando o ângulo sólido máximo possível entre a direção da

sonda e do escoamento onde ela pode atuar sem que o resultado da medida seja

afetado. Para os de Prandtl a ponta pode ser uma semi-esfera, ou tronco-cônica.

68

Figura 7.9 – Tubo de Pitot e Tubo O de Prandtl.

A determinação das vazões parte do cálculo da velocidade do escoamento em cada

ponto de estagnação, e é dada por:

• coeficiente ks deve ser determinando na aferição da sonda, podendo ser tomado

igual a um (1) se as sondas observarem as características da figura 7.9 com

expectativa de erro menor que 1 (%).

69

7.3 – Medidor Hélice (Turbina)

Os medidores hélice, ou turbina, operam pelo princípio da asa de sustentação. A

rotação é estabelecida quando a asa divide o fluído com um ângulo de ataque d em

relação à direção da velocidade do escoamento, v. Uma força de sustentação FS

aparece na asa, em direção perpendicular à velocidade. Esta força é proporcional ao

produto da área da asa pela quadrado da velocidade. Esta proporcionalidade é o

coeficiente de sustentação CS. Se esta asa é fixada em um eixo, conforme a figura 7.10

a seguir, a força de sustentação irá dar origem a um conjugado e a uma velocidade

tangencial, u, a qual irá provocar a rotação da asa.

Figura 7.10 – Princípio de medição de vazão com Turnina.

Esta rotação é relacionada com a velocidade do escoamento, e à vazão, pela

expressão.

Onde n é a velocidade de rotação.

70

A velocidade de rotação é medida através de um sensor eletromagnético que detecta a

passagem das pás da hélice, como mostra a figura 7.11 a seguir.

Figura 7.10 – Medidor Turbina com sensor magnético.

Nesta figura observam-se também outros componentes comumente encontrados em

um medidor hélice, tais como o alinhador de fluxo e os cones defletores que resultam

em um melhor desempenho do medidor. A figura 7.11 abaixo mostra alguns exemplos

de medidores Turbina ou Hélice comerciais.

71

Figura 7.11 – Medidores Turbina ou Hélice comerciais.

72

7.4 – Rotâmetros

Os medidores de vazões do tipo rotâmetros, também conhecidos como medidores de

área variável, baseiam-se nos princípios da impulsão e da conservação da massa.

Assim, a medição da vazão é possível a partir de um corpo sólido em equilíbrio no

interior de um escoamento. Dinamicamente o equilíbrio ocorre, para um corpo de

revolução, quando há igualdade entre a força de arrasto - Fa - e a diferença entre a

força oriunda do peso do corpo - Fc - e a do empuxo de Arquimedes - Far. A figura

7.12 mostra esta relação de forças sobre um corpo em equilíbrio.

Figura 7.12 – Relação de forças sobre um corpo em equilíbrio no interior de um

escoamento.

Onde kr (m2/s) é o coeficiente do rotâmetro.

A figura 7.13 a seguir ilustra alguns tipos de rotâmetros comerciais.

73

Figura 7.13 – Rotâmetros comerciais.

Os rotâmetros convencionais só permitem a sua instalação na posição vertical. Uma

concepção recente permite a sua montagem em qualquer direção, conforme é

mostrado na figura 7.14.

74

Figura 7.14 – Rotâmetro para aplicação em qualquer posição.

Neste caso, o medidor se baseia no princípio da área variável. Um orifício de alta

precisão é localizado em torno de um pistão associado a um ímã acoplado

magneticamente a um cursor externo (indicador), que se move acompanhando o

movimento do pistão. Uma mola calibrada se opõe ao fluxo direto. A mola diminui a

sensibilidade com a viscosidade e permite que o instrumento trabalhe em qualquer

posição, inclusive invertida.

7.4 – Medidores de Deslocamento Positivo

Todos os sensores de deslocamento positivo operam usando divisões mecânicas para

deslocar sucessivos e determinados volumes de fluído, a fim de contabilizá-los. Sendo

assim, um fluido pode entrar na câmara de medição por um lado e sair por outro,

75

fazendo girar os elementos de engrenagem utilizados para a medição. A figura 7.15

ilustra este tipo de medidor de vazão.

Figura 7.15 – Medidor de vazão por deslocamento positivo.

Existe uma grande variedade de arranjos mecânicos para explorar este princípio e,

muito embora apresentem uma perda de carga constante, todos as alternativas devem

oferecer baixo atrito de fricção, baixa manutenção e durabilidade. A figura 7.16 a seguir

apresenta três modelos típicos de medidores de vazão pelo princípio de deslocamento

positivo.

Figura 7.16 – Medidores de vazão por deslocamento positivo comerciais.

76

Pela sua construção robusta, tais medidores conseguem operar em grandes pressões,

temperaturas e viscosidades.

7.5 – Medidor Coriolis

Os medidores de Coriolis se baseiam no efeito Coriolis (Gaspard Coriolis) que resulta

em uma aceleração complementar ou aceleração de Coriolis (aC ) e é calculada por;

Esta aceleração complementar origina uma força ( F ) que é proporcional a massa do

corpo em deslocamento ( m ) :

Este principio pode teoricamente ser aplicado, considerando que OA, seja o eixo de um

tubo no interior do qual escoa um fluido com velocidade (v), conforme pode ser

observado na figura 7.17 abaixo.

77

Figura 7.17 – Princípio de Medidores Coriolis.

Admitindo que este tubo oscila entorno de um eixo que lhe é normal com uma

velocidade angular (w), o fluido em escoamento impõe ao tubo uma força (F)

perpendicular a direção do escoamento, de tal modo que uma partícula do fluido

distante de O de ( X1 ) fica submetida a uma certa velocidade normal a direção do

escoamento no tubo. Se esta partícula estiver a uma distância ( X2

> X1) de O, estará submetida a uma velocidade também maior o que dará origem a

uma aceleração que tende reduzir a oscilação do tubo. Seja, ligado ao tubo um sistema

tubular oscilante, em U, (O,A,B,O’), que desvia o escoamento, originando as forças F1 e

F2, as quais tendem a provocar uma torção no tubo principal, torção esta que pode ser

medida, o que permitirá determinar as forças que com a massa ( m ) contida no tubo U,

permitirá determinar a velocidade (v) já que a aceleração ( a ) é calculada pela

expressão. Na figura 7.18 a seguir estão representados os componentes de um

medidor Coriolis.

78

Figura 7.18 – Componentes de um medidor Coriolis.

A figura 7.19 abaixo melhor demonstra os efeitos das forças geradas em função do

fluxo do fluido no interior do tubo.

79

Figura 7.19 – Efeito das forças oriundas do fluxo no interior de uma tubulação.

O sensoreamento da torção pode ser feito através de sensores de torque pela

deformação (strain gauge) ou empregando um sistema eletromagnético. Neste caso,

em cada lado do tubo há um sistema ímã-bobina que opera como um detetor de

vibração. O torque é obtido pela diferença de tempo apresentada entre as duas

medições obtidas. Os medidores de massa de Coriolis têm sido utilizados dentro dos

seguintes limites: Precisão 0,2 a 0,4 (%) da grandeza medida. Relação entre Qmax /

Qmin de 25:1. Diâmetros 0,001 a 0,15 (m). Temperatura do fluido __240 a + 200 (oC).

Pressão máxima no fluido 400 (bar). Perda de carga entre 0,004 a 2 (bar). Vazões em

massa entre 3×10-4 e 680 (t/h), com Re entre 25 e 107. Distância mínima de obstáculo

80

a montante e jusante 10×D. Como a freqüência de ressonância varia com a densidade

do fluído, tem-se que com este medidor também se pode inferir sobre a densidade.

Como desvantagens pode-se citar a perda de carga e a sua baixa eficiência quando

aplicado a fluídos bifásicos. A figura 7.20 a seguir ilustra um modelo comercial deste

tipo de medidor de vazão.

Figura 7.20 – Medidores Coriolis Comerciais.

7.6 – Medidor Vortex

Os medidores vortex utilizam o efeito dinâmico que consiste na geração de uma esteira

de vórtices a jusante de um obstáculo mergulhado no escoamento, conhecido como

81

esteira de Von Karman, cujas características começaram a ser estabelecidas, em 1911,

por Bérnard Von Karman e que estão mostradas na figura 7.21 a seguir.

Figura 7.21 – Esquema de um medidor Vortex.

A velocidade média no tubo é dada por:

Onde d é o diâmetro da tubulação, f é a freqüência dos vórtices e St é o número de

Strouhal que vale 0,185 para números de Reynolds entre 300 e 200000. Os medidores

vortex, em fase de serem normalizados, podem ser aplicados, em princípio, para

qualquer vazão na faixa Qmax / Qmin < 10, com perda de carga 60 a 80 (%) a

correspondente da placa de orifício, devendo ser instalados em trecho reto do conduto

distante, a montante, mais de 15 × D. A figura 7.22 a seguir mostra alguns exemplos de

medidores Vortex comerciais.

82

Figura 7.22 - Medidores Vortex Comerciais.

4.1. INTRODUÇÃO

A maior preocupação das empresas é aumentar a produtividade, com

excelente qualidade, para tornar-se mais eficaz, flexível, competi tiva e,

sobretudo, mais lucrativa. Desse modo, investir em tecnologias de ponta e

soluções sofisticadas é o primeiro passo para alcançar esse objetivo e,

conseqüentemente, conquistar o mercado.

Com o passar dos tempos, o advento do microprocessador tornou o

mundo mais fácil de se viver. A utilização de microcomputadores e

computadores no dia a dia nos possibilitou comodidade e rapidez.

Na indústria tem-se a necessidade de centralizar as informações de forma

a termos o máximo possível de informações no menor tempo possível . Embora a

utilização de painéis centralizados venha a cobrir esta necessidade, muitas vezes

a sala de controle possui grandes extensões com centenas ou milhares de

instrumentos tornando o trabalho do operador uma verdadeira maratona.

O sistema supervisório veio para reduzir a dimensão dos painéis e

melhorar a interface homem/máquina.

Baseados em computadores ou microcomputadores executando softwares

específicos de supervisão de processo industrial o sistema supervisório tornou-se

a grande vedete da década de 80.

O supervisório é um software destinado a promover a interface

homem/máquina, proporcionando a supervisão de um processo através de telas

devidamente configuradas. Possui telas que representam o processo que podem

ser animadas em função das informações recebidas pelo CLP, controlador, etc.

Por exemplo: no acionamento de uma bomba, a representação na tela mudará de

cor informando que a mesma está ligada; se um determinado nível varia no

campo, a representação na tela mudará informando a alteração de nível. O

supervisório lê e escreve na memória do CLP ou controlador para a atualização

das telas.

SISTEMAS SUPERVISÓRIOS

Quando falamos de supervisão temos a idéia de dirigir , orientar ou

inspecionar em um nível hierárquico superior. Através do sistema supervisório é

possível de ligar ou desligar bombas, abrir ou fechar válvulas, ou seja, escrever

na memória do CLP.

Atualmente o mercado disponibiliza vários programas supervisórios, tais

como INTOUCH, ELIPSE, AIMEX, FIX-32, VIEW, CIMPLIST e outros. A

seguir apresentaremos o Intouch, um dos mais populares supervisórios na

indústria.

Apesar do advento de normas nacionais e internacionais para atender especificidades

das organizações nas questões de SMS, os desafios continuam sendo enormes para a empresa

conceber, estabelecer, documentar, implementar e manter um sistema de gestão em

sinergismo com outros sistemas existentes, no sentido de não só melhorar o desempenho, mas

também de atender aos interesses dos trabalhadores e demais partes interessadas.

Após os grandes acidentes catastróficos ocorridos como Flixborough (Inglaterra-

1974), Union Carbite (Bophal- 1984), entre outros, organizações internacionais, como a

OSHA – Occupational, Safety and Health Administration, publicou o 29 CFR 1910.119, em

setembro de 1992, tornando obrigatório nos USA a implementação do PSM - Process Safey

Management, que é um sistema de gestão de segurança, baseado em 14 elementos, que visam

reduzir os riscos dos acidentes nas industrias químicas, que operam com substâncias tóxicas

ou inflamáveis.

O API – American Petroleum Institute, publicou o API 9100, em outubro de 1998, o

Model Environmental, Health & Safety (EHS) Management System, estabelecendo as

práticas recomendadas de segurança, saúde e meio ambiente, que deveriam ser aplicas nas

empresas de produção e refinação de petróleo.

A EPA – Environmental Protection Agency, publicou a EPA – 40 CFR 68.130, em

junho de 1996, as práticas recomendadas de meio ambiente para o plano de gerenciamento de

riscos nas industrias, que operam com substâncias tóxicas e inflamáveis.

A OIT – Organização Internacional do Trabalho, estabeleceu diretrizes sobre sistemas

de gestão de segurança e saúde no trabalho para uso dos responsáveis pela gestão de

segurança e saúde no trabalho. As diretrizes não têm caráter obrigatório, não têm por

objetivo substituir legislações e nem sua aplicação exige certificação. As diretrizes servem

somente de instrumento para ajudar as organizações a melhorarem continuamente a eficácia

da segurança e saúde no trabalho.

2.2.1 Normas de Gestão Ambiental - NBR ISO 14001

A gestão ambiental consiste de um conjunto de medidas e procedimentos bem

definidos e adequadamente aplicados, que visam reduzir e controlar os impactos ambientais

decorrentes de empreendimentos e produtos sobre o meio ambiente.

Para que uma empresa tenha uma gestão ambiental em plena harmonia com o

meio ambiente, faz-se necessário uma política e um sistema de gestão ambiental. Isto

Sistemas de Gestão em Saúde, Meio Ambiente e Segurança

constitui o primeiro passo obrigatório para a certificação desta empresa nas normas da

série NBR ISO 14000.

2.2.2 Normas de Gestão Segurança e Saúde – OHSAS 18.001 ou BS-8.800 e NRs

As normas de saúde e segurança no trabalho buscam auxiliar as empresas a

administrarem os riscos e as responsabilidades associadas às questões de saúde e segurança

no trabalho.

Os requisitos por elas estabelecidos são direcionados a procedimentos gerenciais e

práticas empresariais.

Na legislação brasileira existe uma estrutura abrangente sobre saúde e segurança no

trabalho (SST), requerendo que empresas gerenciem suas atividades de tal modo a

anteciparem e prevenirem circunstâncias que possam resultar em lesões ou doenças

ocupacionais, previstas nas Normas Regulamentadoras (NR) do Ministério de Trabalho.

2.3 MODELOS DO SISTEMA DE GESTÃO DE ORGANISMOS E EMPRESAS

INTERNACIONAIS

Organismos e entidades internacionais desenvolveram sistema de gestão de segurança,

meio ambiente e saúde - SMS, sendo que alguns se tornaram mandatórios, após a ocorrência

de grandes acidentes. As empresas internacionais, com base nas recomendações do API,

OSHA e EPA desenvolveram seus próprios sistemas e foram pesquisados as seguintes

empresas e organismos internacionais, alem dos citados acima:

- Modelo do Sistema de Gestão da UNOCAL

- Modelo do Sistema de Gestão da EXXONMOBIL

- Modelo do Sistema de Gestão da British Petroleum (BP)

- Modelo do Sistema de Gestão da Shell

- Modelo do Sistema de Gestão da CONOCOPHILLIPS

- Modelo do Sistema de Gestão da SCHLUMBERGER

- Modelo do Sistema de Gestão da PETROBRAS

- Modelo do Sistema de Gestão da DuPont

- Modelo do Sistema de Gestão da ABS

- Modelo do Sistema de Gestão da DNV

- Sistema do Sistema de Gestão do OGP

3 PROPOSTA DO SISTEMA DE GESTÃO DE SEGURANÇA, MEIO AMBIENTE E

SAÚDE – SG-SMS

O Sistema de Gestão de Segurança, Meio Ambiente e Saúde (SG-SMS), que tem

Bobsin & Lima / Organização gestão de segurança, meio ambiente e saúde: proposta de estrutura de sistema ...

ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 2, n. 3, p. 357-377, setembro a dezembro de 2006

361

como base os elementos do PSM – Process Safety Manangement da OSHA, complementado

pelo RMP – Risk Manangement Program do EPA, o Environmental, Health & Safety

Management System - EHS do API e as melhores práticas internacionais de gestão de SMS e

da Petrobras, integrando as três áreas de SMS, totalizando 16 elementos, em consonância com

os quesitos das normas ISO-14.001 e OHSAS 18.001 ou BS-8.800, incorporando ao sistema

de gestão o aspecto comportamental das pessoas, para que SMS passe a ser um VALOR para

a organização, ponto fundamental para a alcançar a excelência em SMS.

UFF / CTC / TEP / MSG UFF / CTC / TEP / MSG –– MestradoMestrado emem SistemasSistemas de de GestãoGestão 9

DESEMPENHO DE SMS NO TEMPODESEMPENHO DE SMS NO TEMPO

DES

EMPE

NH

O

DE

SMS

EquipamentosEquipamentos

ProcedimentosProcedimentos

AtitudesAtitudes

Motivação Motivação baseada na baseada na obrigaçãoobrigação

MotivaçãoMotivaçãobaseada na baseada na persuasãopersuasão

A mudança no A mudança no comportamento comportamento leva ao próximo leva ao próximo

nível de melhorianível de melhoria

TEMPO

ACIDENTESACIDENTES

Mudança no Mudança no comportamentocomportamento

DISCIPLINA OPERACIONALDISCIPLINA OPERACIONALCumprimento dos procedimentos e Cumprimento dos procedimentos e

consciência de SMS como um VALORconsciência de SMS como um VALOR

Figura 1 – Desempenho de SMS no tempo

Fonte: SMS Corporativo da Petrobras Para atingirmos a excelência em SMS, conforme representado na figura 1,

necessariamente deverá haver uma mudança comportamental, ou seja, todos da organização

devem incorporar Segurança, Meio Ambiente e Saúde como um VALOR, estes conceitos

estão incorporados no Sistema de Gestão de SMS proposto e estão fundamentados nos

seguintes princípios:

COMPROMISSO VISÍVEL: Todos os níveis de liderança devem demonstrar que

SMS é um VALOR através de suas atitudes, decisões e palavras.

RESPONSABILIDADE DE LINHA: Todos os níveis de liderança são

responsáveis pelas questões de SMS em sua área de atuação.

ADMINISTRAÇÃO DE DESVIOS: Toda perda é SEMPRE precedida de um ou



362

mais DESVIOS. A identificação da significância dos desvios de uma forma

preventiva permitirá o bloqueio da perda.

APRENDIZADO CONTÍNUO: O aprendizado contínuo das pessoas e da

organização é vital para atingir a excelência em SMS.

FOCO NO COMPORTAMENTO HUMANO: A excelência em SMS depende

do comportamento e da atitude das pessoas em todos os níveis e áreas de atuação.

3.1 ELEMENTOS DO SISTEMA DE GESTÃO DE SMS – SG-SMS

O Sistema de Gestão de Segurança, Meio Ambiente e Saúde – SG-SMS proposto

é formado por 16 elementos e 108 requisitos, com o objetivo estratégico de melhorar o

desempenho em SMS das empresas química e petroquímica, com vista à prevenção de

acidentes, meio ambiente e a saúde dos trabalhadores, que são os seguintes:

1 – Liderança e Responsabilidade 2 – Participação do Empregado

3 – Sistema de Informação 4 – Organização, Planejamento e legislação

5 – Saúde e Higiene Ocupacional 6 – Controle de Contratados

7 – Treinamento 8 – Integridade Mecânica

9 – Avaliação e Gestão de Risco 10 – Procedimentos de Operação e Manutenção

11 – Projetos e Gestão de Mudança 12 – Investigação de Incidentes e Acidentes

13 – Comunicação 14 – Avaliação dos Impactos Ambientais

15 – Planos de Emergência 16 – Auditoria e Análise Crítica

3.1.1 Liderança e Responsabilidade

A empresa deve possuir uma Política de Segurança, Meio Ambiente e Saúde,

disseminada em toda a organização e considerar SMS um VALOR.

Este elemento, composto de 8 requisito, é o principal do sistema de gestão, pois o

sucesso da implantação do SG-SMS na organização esta no comprometimento da liderança e

no entendimento claro da proposta. Todo o sistema de gestão de segurança, meio ambiente e

saúde é do tipo “top donw”, devendo ser envolvido todos os empregados da força de trabalho

da empresa.

3.1.2 Participação do Empregado

A empresa deve garantir a participação do empregado no desenvolvimento e aplicação

de todos os elementos do SG-SMS, desenvolvendo um plano de ação para elaborar e



363

implementar cada requisito do Sistema de Gestão.

Este elemento, composto de 8 requisitos, representa a participação do empregado na

implantação e implementação dos elementos do sistema de gestão de SMS na organização,

fundamental para o sucesso do projeto, pois a excelência em Segurança, Meio Ambiente e

Saúde somente será alcançada quando a organização envolver toda a força de trabalho, de

forma participativa, no SG-SMS.

3.1.3 Sistema de Informação

A empresa deve compilar, escrever e disponibilizar para a força de trabalho todas as

informações de SMS.

Este elemento, composto de 8 requisitos, visa consolidar o sistema de informação de

SMS , pois normalmente as informações nas organizações estão dispersas ou por vazes não

existem, e temos que possuir um sistema que democratize as informações, tornando as

disponível para a força de trabalho.

3.1.4 Organização, Planejamento e Legislação

A empresa deverá possuir um manual de gestão de SMS, que contemple todo os

aspectos do processo de gestão de SMS, bem como organização, planejamento das questões

de SMS e acompanhamento da legislação aplicável.

Este elemento, composto de 7 requisitos, esta relacionado com o planejamento e

organização e têm como objetivo sinalizar para a organização o plano de ação de SMS,

orçamentação e requisitos legais, que devem ser conhecidos e acompanhados pelo Comitê de

SMS.

3.1.5 Saúde e Higiene Ocupacional

A empresa deve possuir um sistema de gestão saúde que busque a melhoria da

qualidade de vida da força de trabalho.

Este elemento, composto de 7 requisitos, evidencia a importância da saúde no sistema

de gestão, trazendo para a organização os aspectos da saúde da força de trabalho, envolvendo

os empregados próprios e contratados, pois a saúde é objetivo máximo da gestão de SMS.

3.1.6 Controle de Contratadas

Este elemento requer que a empresa possua um sistema de controle de contratadas,

envolvendo treinamento, atendimento a legislação e gestão de SMS.



364

Este elemento, composto de 6 requisitos, está focado na gestão dos contratados, pois

com a diversidade de contratos e o “tourover” de contratados há necessidade de uma atenção

especial a estes empregados, pois temos que levar a todos a importância de SMS como valor

para a organização.

3.1.7 Treinamento

O treinamento em SMS consiste em capacitação, educação e conscientização, de

modo que SMS passe a ser VALOR, reforçando o comprometimento da força de trabalho

com as questões de segurança, meio ambiente e saúde, tanto dentro como fora do trabalho.

Este elemento, composto de 9 requisitos, é um dos pilares do sistema de gestão de

SMS, pois é através do treinamento é que levaremos para toda a força de trabalho o

conhecimento de SMS, para que este passe a ser praticado e se transforme em valor para

todos os empregados.

3.1.8 Integridade Mecânica

A Integridade Mecânica tem como objetivo assegurar que os equipamentos terão seus

riscos reduzidos devido às falhas, iniciando pela especificação de compra, fornecedor,

inspeção de fabricação, teste, montagem e operação.

Este elemento, composto de 5 requisitos, trata da integridade mecânica dos

equipamentos, fundamental para que tenhamos um sistema seguro, para que não tenhamos

acidentes com danos ao patrimônio e principalmente à força de trabalho.

3.1.9 Avaliação e Gestão de Risco

A Gestão de Risco visa identificar, avaliar, eliminar, reduzir ou controlar os riscos na

instalação industrial ou em novos empreendimentos.

Este elemento, composto de 6 requisitos, é um dos pilares do sistema de gestão de

SMS, pois é através da gestão de risco que avaliamos o nível de segurança da organização,

trazendo subsídios para a elaboração dos planos de emergência. A gestão de risco permeia

todos os elementos do sistema de gestão e possibilita informar ao gestor os pontos de

melhoria para a excelência em SMS.

3.1.10 Procedimentos de Operação e Manutenção

Os procedimentos devem ser claros e detalhados, contemplando todas as fases do

processo, bem como da manutenção.

Este elemento, composto de 6 requisitos, estabelece os pontos que devem ser



365

observados nos procedimento de operação e manutenção, trata da disciplina operacional, ou

seja, as principais atividades de manutenção e operação devem estar procedimentadas e

cumpridas, que da sua execução.

3.1.11 Projetos e Gestão de Mudança

O objetivo de Projetos e Gestão de Mudança é assegurar que em toda a mudança,

temporária ou permanente, seja avaliada os riscos decorrentes de sua implantação, visando a

eliminação e/ou sua minimização.

Este elemento, composto de 7 requisitos, visa bloquear um dos principais fatores de

acidentes que são as mudanças, mesmas aquelas sutis, pois é no processo de mudança, pela

falta de controle e acompanhamento, onde temos a causa básica de muitos acidentes.

3.1.12 Investigação de Incidentes e Acidentes

O objetivo da investigação dos acidentes e incidentes é identificar as causas,

documentar e desenvolver ações preventivas para evitar a sua repetição e/ou assegurar a

minimização de seus efeitos.

Este elemento, composto de 5 requisitos, trata do aprendizado contínuo, devemos

aprender com os acidentes e desenvolver metodologia para identificar os incidentes e os

desvios da base da pirâmide, pois conhecendo os principais desvios, poderemos implantar

ações de bloqueio para evitar a sua ocorrência. Este elemento desenvolvido trará

sustentabilidade ao sistema de gestão de SMS, sendo fundamental para a excelência em SMS.

3.1.13 Comunicação

O objetivo da comunicação é assegurar que tanto os empregados e demais partes

interessadas sejam informadas das questões de Segurança, Meio Ambiente e Saúde de forma

clara, objetiva e ágil.

Este elemento, composto de 4 requisitos, visa levar a todas as partes interessadas as

questões de Segurança, Meio Ambiente e Saúde, a comunicação tem sido em todas as

organizações um dos problemas no desenvolvimento de projetos, deve ser dado uma atenção

especial à comunicação, pois esta quando bem feita traz bons resultados.

3.1.14 Avaliação dos Impactos Ambientais

A empresa deve avaliar os impactos ambientais no solo, atmosfera e recursos hídricos

da área de influência e informar aos empregados e demais partes interessadas os aspectos

ligados ao meio ambiente.



366

Este elemento, composto de 7 requisitos, avalia os impactos ambientais da empresa,

que devem ser conhecidos e gerenciados, demonstrando transparência e responsabilidade

social, pois as questões ambientais são fundamentais para a sustentabilidade da empresa.

3.1.15 Plano de Emergência

O objetivo do plano de emergência é garantir que situações de emergências sejam

previstas, que os sistemas de proteção sejam adequados e a força de trabalho treinada e

capacitada para controlar a emergência, com rapidez e eficácia visando à máxima redução dos

seus efeitos.

Este elemento, composto de 9 requisitos, trata do plano de emergência que deve ser

elaborado com base na Análise de Risco, identificando os principais cenários com as devidas

ações de respostas para minimização dos possíveis danos. A equipe de emergência e a força

de trabalho deves estarem treinadas para as situações de emergências.

3.1.16 Auditoria e Análise Crítica

O objetivo da auditoria e análise crítica é verificar e avaliar a efetividade da

implementação dos elementos do Sistema de Gestão de Segurança, Meio Ambiente e Saúde

(SG-SMS) para acompanhamento do desempenho da gestão de SMS na empresa.

Este elemento, composto de 5 requisitos, se refere à melhoria continua, pois todo o

processo deve ser avaliado através de auditoria e análise crítica e apresentado ao Comitê de

SMS para implementação das ações de melhoria.

4 METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE SMS

Nos últimos anos, temas relacionados com a questão ambiental, da saúde e segurança

nas diversas especialidades e dentro dos mais variados campos da pesquisa, têm elevado o

interesse dos pesquisadores. Este fato está respaldado pela nova era da competitividade que

ora as empresas enfrentam.

Desta forma, avaliar o desempenho de atividades de produção nas empresas passou a

ser motivo de estudo. E o julgamento dos atributos ganha, ao ser avaliado, o julgamento

qualitativo.

4.1 AVALIAÇÃO QUALITATIVA

A avaliação qualitativa de um atributo ou fenômeno em um estudo, traz em si um

fascínio especial que é o de representar o envolvimento do pesquisador. Através deste



367

envolvimento encontra-se o julgamento de valor e o conhecimento do tema em estudo pelo

pesquisador (CONTANDRIOPOULOS, 1997).

Dentro deste contexto, a avaliação qualitativa traz em si a questão da subjetividade,

que poderá transformar-se em objetividade quando para o atributo ou fenômeno avaliado

forem apresentadas evidências objetivas.

Para (MINAYO, 1994), quanto mais complexo for o fenômeno sob investigação,

maior será o esforço para se chegar a uma quantificação adequada.

Na avaliação qualitativa o pesquisador ou examinador busca o conteúdo das

características do atributo ou fenômeno, procurando compreender o que está sendo mostrado.

Para isto recorre a legislações, dados e história e outros meios para interpretar os fatos

apresentados.

No caso das questões ambientais, da saúde e segurança, a avaliação qualitativa de

um atributo ou fenômeno - como nas pesquisas da área social, a interpretação de um dado

também é efetuada à luz de um referencial que fundamenta a reflexão do julgamento.

No entanto, dentro destas questões, a avaliação qualitativa apresenta-se como uma

ferramenta importante para analisar o desempenho ou impacto de atividades de produção e

consumo.

Assim, ao se considerar o fato de que as questões ambientais, da saúde e segurança

comportam tanto fenômenos das ciências físicas e naturais quanto fenômenos humanos e

sociais, leva a crer que uma avaliação de um atributo ou fenômeno dentro das questões, por

ser complexo e abrangente, deve ser realizado através de uma investigação qualitativa.

Portanto, a pontuação ou o uso de escalas para pontuação representando a visão do

pesquisador ou examinador, faz-se necessário para que no julgamento se possa atribuir

valor ou unidade de medida, buscando assim a interpretação e a mensuração do nível ou

grau de importância de um atributo, assumindo que fatos e valores mensuráveis estão

intimamente relacionados.

A elaboração de metodologia para avaliar da gestão vem de longa dada, iniciou com a

qualidade, para não nos estendermos, podemos citar no Brasil o processo de avaliação do

PNQ – Programa Nacional da Qualidade, que desenvolveu uma metodologia, baseado em

pontuação qualitativa, envolvendo todos os aspectos do desempenho da gestão.

As normas da série ISO 14000 e a OHSAS 18001, estabelecem as diretrizes e os

requisitos da gestão da Segurança, Meio Ambiente e Saúde, bem como deve ser auditado o

sistema de gestão, tomando como base o atendimento e a conformidade com os padrões e



368

normas definidas, não estabelecendo prioridades nas avaliações ou auditorias, de forma clara

para o gestor, de forma a agregar valor ao sistema de gestão.

Os autores (TIBOR e FELDMAN, 1996; KINLAW, 1997; CAJAZEIRA, 1997)

concordam que a carência de estudos e métodos de avaliação do desempenho da empresa,

envolvendo uma visão mais holística, avaliando de forma global e agindo localmente, ou

seja, nos pontos fracos, conforme evidências, constitui-se em um desafio.

A partir do suporte dos conhecimentos teóricos, uma avaliação da empresa

sustentada no conhecimento dos diferentes aspectos ambientais, da saúde e segurança,

permite que se venha minimizar a preocupação da empresa frente à questão da

competitividade do novo cenário em benefício da própria empresa e da sociedade.

O método deve permitir ou ter a flexibilidade necessária para que o processo de

avaliação, através do julgamento de valor dos examinadores, mantenha a credibilidade e a

seriedade do trabalho (KINLAW, 1997).

4.1.1 Escalas de Avaliação

Uma escala é um contínuo separado em unidades numéricas e que pode ser

aplicada a algum objeto para medir uma determinada propriedade. Assim, uma escala

representa numericamente as funções de valor do decisor (examinador), ou seja, mostra

quando uma ação é preferível em relação a outra (ENSSLIN, 1998).

Para (RICHARDSON, 1985), escalas são instrumentos de medição, onde para um

universo dado é possível derivar de uma distribuição de freqüência multivariada de

atributos ou propriedades desse universo uma variável quantitativa que o caracterize, de

modo tal que cada atributo seja uma função simples de variável quantitativa, ou seja, a

variável quantitativa reproduza os atributos do universo.

As escalas de avaliação numérica são habitualmente combinadas com algumas

frases descritivas de um traço que podem ser julgadas de acordo com certo número de

passos ou unidades. A maioria das escalas de avaliação têm um contínuo, que pode ser

definido por frases às quais são atribuídos valores numéricos ou de sentido exato

(RUMMEL, 1974).

O propósito dos diversos métodos de construção de escalas é resumir em uma

posição num contínuo as respostas das pessoas a um questionário composto de um

número de itens cuidadosamente elaborados e padronizado.

Ao construir uma escala, o pesquisador deve concentrar sua atenção em um

conjunto de fatos observáveis, especificar os indicadores que utilizará para caracterizar



369

estes fatos e determinar as regras pelas quais poderá distinguir um elemento do outro,

segundo a posição que ocupa em um contínuo.

O processo de construção de uma escala não é uma função tão simples, pois ao

mesmo tempo em que busca dar um caráter científico e clareza ao juízo de valor do

examinador, tem a dificuldade de encontrar uma escala numérica que represente os

julgamentos de valor do examinador e que seja aprovada por este. Isto porque nenhuma

função matemática consegue representar toda a complexidade do pensamento do homem,

com suas dúvidas e hesitações ao expressar seus julgamentos de valor.

4.2 AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO EM SMS DO MODELO PROPOSTO

As bases metodológicas para a proposta de avaliação de desempenho em segurança,

meio ambiente e saúde, têm como base a metodologia adotado pela OSHA no Program

Evaluation Profile – PEP , que elenca todos os elementos de gestão e estabelece uma

pontuação de 1 a 5 pontos de acordo com o estágio de implantação e implementação dos

elementos do Sistema de Gestão de SMS.

A implantação de cada elemento significa que os requisitos de um elemento foram

introduzidos na organização, através de procedimentos ou ações, quanto à implementação

significa que os requisitos do elemento estão sendo executados, ou seja, esta sendo levada a

prática através de evidencias concretas.

O requisito é o aspecto da gestão da organização requerido pelo modelo para construir

e implementar dentro da organização os elementos do sistema da gestão. O atendimento aos

requisitos requer a existência de uma solução organizacional denominada de prática da

gestão. Cada elemento do Sistema de Gestão de SMS (SG-SMS) deve ser avaliado por

especialistas multidisciplinares, que deverão considerar o nível de implementação do

elemento na organização, buscando identificar o quanto de cada um dos 108 requisitos estão

implementados e se estes permeia e estão consolidados na empresa.

A tabela 1 apresenta a correlação entre o nível de 1 a 5 do grau de implementação dos

108 elementos do sistema de gestão de segurança, meio ambiente e saúde na organização.

Para cada requisito dos elementos deverá ser efetuados a avaliação e identificado o

nível de implementação, considerando as questões abordadas em cada nível, que deverão ser

atendidas para o seu enquadramento.

Tabela 1 - Critérios para Avaliação do Nível de Implementação dos Elementos do Sistema de Gestão de SMS: SG - SMS



370

1 CONHECIMENTO - Possui conhecimento do conjunto de atividades, práticas e procedimentos necessários para implementação do requisito do elemento de SMS.

2 PLANEJAMENTO E APLICAÇÃO - Planeja a implementação, acompanha e começa a aplicar e monitorar.

3 IMPLEMENTAÇÃO - Tecnologia e / ou ferramenta sendo implementada (pelo menos um ciclo completo de PDCA), trabalho em equipe.

4

PROCESSO IMPLEMENTADO E SISTEMATIZADO - Tecnologia e / ou ferramenta implementada e sistematizada com vários ciclos de PDCA e pleno entendimento dos envolvidos da organização, os resultados de SMS demonstram visível melhoria de desempenho.

5 EXCELÊNCIA - Tecnologia e / ou ferramenta funcionando perfeitamente com processo auto-sustentável, desempenho ou referência de classe mundial

Fonte: Prática utilizada pela Petrobras na área de Refino (2004), adaptado da OSHA - Program Evaluation Profile – PEP

A avaliação do nível de implementação de cada elemento deverá ser consolidada,

considerando todos os requisitos do elemento, que receberá a seguinte pontuação, de acordo

com o nível de enquadramento do requisito:

NÍVEL DE IMPLANTAÇÃO E IMPLEMENTAÇÃO

PONTUAÇÃO

1 – CONHECIMENTO 0,00 a 0,20

2 - PLANEJAMENTO E APLICAÇÃO 0,21 a 0,40

3 – IMPLEMENTAÇÃO 0,41 a 0,60

4 - PROCESSO IMPLEMENTADO E SISTEMATIZADO

0,61 a 0,80

5 – EXCELÊNCIA 0,81 a 1,00

Tabela 2 - Fonte: Elaborado pelo autor

Para a pontuação do requisito, temos uma faixa, cujo enquadramento será definido

pela experiência dos avaliadores considerando o detalhamento descrito em cada nível, razão

pela qual a equipe de avaliadores deve possuir muita experiência na área de SMS e formação

como avaliadores, para que o sistema de avaliação tenha repetibilidade.

Para obter o indicador de um elemento do sistema de gestão de SMS será considerado

a MÉDIA da pontuação obtida entre os requisitos deste elemento, multiplicado por 100, onde

obteremos o percentual de implementação do elemento, caso algum requisito não se aplique

na empresa, deve ser desconsiderado da média.


O indicador total do sistema de gestão será a MÉDIA ARITMÉTICA dos indicadores

obtida nos 16 elementos, onde teremos o indicador, em percentual, de implementação do

sistema de gestão de segurança, meio ambiente e saúde na organização.

Com estas informações qualitativas a empresa poderá identificar os pontos fortes e

pontos para melhoria, considerando que 100 % será o nível de excelência em gestão de SMS.

Para o cálculo do Indicador de Desempenho, em percentual, de cada elemento do SG-

SMS, deverá ser utilizada a seguinte equação:

Para o cálculo do Indicador de desempenho, em percentual, do PG-SMS, deverá ser

utilizada a seguinte equação:

Observação: para o cálculo do Indicador de Desempenho do Elemento (IDE) ou do

Indicador de Desempenho em SMS (IDSMS) deverão ser desprezados os valores após a

vírgula, onde:

IDE – Indicador de Desempenho do Elemento SOM – Somatório

PR – Pontuação de cada Requisito NR – Número de Requisitos

NE – Número de Elementos IDSMS – Indicador de Desempenho em SMS

IDE = (SOM PR / NR ) x 100 ( % )

IDSMS = SOM IDE / NE

A manutenção, embora despercebida, sempre existiu, mesmo nas

épocas mais remotas. Começou a ser conhecida com o nome de manutenção por volta do século XVI na Europa central, juntamente com o surgimento do relógio mecânico, quando surgiram os primeiros técnicos em montagem e assistência. Tomou corpo ao longo da Revolução Industrial e firmou-se, como necessidade absoluta, na Segunda Guerra Mundial. No princípio da reconstrução pós-guerra, Inglaterra, Alemanha, Itália e principalmente o Japão alicerçaram seu desempenho industrial nas bases da engenharia de manutenção.

Nos últimos anos, com a intensa concorrência, os prazos de entrega dos produtos passaram a ser relevantes para todas as empresas. Com isso, surgiu a motivação para se prevenir contra as falhas de máquinas e equipamentos. Além disso, outra motivação para o avanço da manutenção foi a maior exigência por qualidade. Essas motivações deram origem a uma manutenção mais planejada.

1.2 Importância da Manutenção

Com a globalização da economia, a busca da qualidade total em serviços, produtos e gerenciamento ambiental passou a ser a meta de todas as empresas. Veja o caso abaixo:

Imagine um fabricante de rolamentos e que tenha concorrentes no mercado. Para que se venha a manter seus clientes e conquistar outros, ele precisará tirar o máximo rendimento das máquinas para oferecer rolamentos com defeito zero e preço competitivo. Deverá também estabelecer um rigoroso cronograma de fabricação e de entrega de meus rolamentos. Imagine agora que não exista um programa de manutenção das máquinas...

Isto dá uma idéia da importância de se estabelecer um programa de manutenção, uma vez que máquinas e equipamentos com defeitos e/ou parados, os prejuízos serão inevitáveis, provocando:

Diminuição ou interrupção da produção;

Atrasos nas entregas;

Perdas financeiras;

Aumento dos custos;

Rolamentos com possibilidades de apresentar defeitos de fabricação;

Insatisfação dos clientes;

Perda de mercado.

Todos esses aspectos mostram a importância que se deve dar à manutenção. Até recentemente, a gerência de nível médio e corporativo tinha ignorado o impacto da operação da manutenção sobre a qualidade do produto, custos de produção e, mais importante, no lucro básico. A opinião geral a cerca de 20 anos atrás era de que “manutenção é um mal necessário”, ou “nada pode ser feito para melhorar os custos de manutenção”. Mas as novas técnicas

Gestão da Manutenção

7

de gerenciamento e sistemas de manutenção tem mudado isso, reduzindo os custos da manutenção em relação ao faturamento. Veja quadro abaixo:

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

% C

ust

o M

anu

ten

ção

/ F

atu

ram

ento

Bru

to

1991 1993 1995 1997 1999 2001

ANO

Porcentagem de Custo com Manutenção em Relação ao Faturamento Bruto no Brasil

Felizmente hoje já se ouve falar no Brasil de uma ciência nova, chamada “Engenharia de Manutenção”, fortalecida pela criação e consolidação da ABRAMAN (Associação Brasileira de Manutenção).

1.3 Conceitos em Manutenção

Dois conceitos de manutenção:

Pode ser considerada como a engenharia do componente uma vez que estuda e controla o desempenho de cada parte que compõem um determinado sistema;

Pode ser considerada como o conjunto de cuidados técnicos indispensáveis ao funcionamento regular e permanente de máquinas, equipamentos, ferramentas e instalações. Esses cuidados envolvem a conservação, a adequação, a restauração, a substituição e a prevenção. Por exemplo:

o Lubrificação de engrenagens = conservação o Retificação de uma mesa de desempeno = restauração. o Troca do plugue de um cabo elétrico = substituição. o Substituir o óleo lubrificante no período recomendado pelo

fabricante = prevenção.

Em suma, manutenção é atuar no sistema (de uma forma geral) com o objetivo de evitar quebras e/ou paradas na produção, bem como garantir a qualidade planejada dos produtos.

8

De uma maneira geral, a manutenção em uma empresa tem como

objetivos: 1. Manter equipamentos e máquinas em condições de pleno

funcionamento para garantir a produção normal e a qualidade dos produtos;

2. Prevenir prováveis falhas ou quebras dos elementos das máquinas.

Outros conceitos: a) Manutenção ideal - é a que permite alta disponibilidade para a

produção

durante todo o tempo em que ela estiver em serviço e a um custo adequado.

b) Vida útil de um componente - é o espaço de tempo

que este componente desempenha suas funções com rendimento e disponibilidade máximas. A medida que a vida útil se desenvolve, desenvolve-se também um desgaste natural (crescente), que após um certo tempo inviabilizará seu desempenho, determinando assim o seu fim..

c) Ciclo de vida de um componente - veja gráfico a seguir:

1) Fase de amaciamento - os defeitos internos do equipamento se manifestam pelo uso normal e pelo auto-ajuste do sistema. Normalmente estes defeitos estão cobertos pela garantia de fábrica.

2) Vida útil do componente - esta é a fase de pouquíssimas quebras e/ou paradas e é a fase de maior rendimento do equipamento;

3) Envelhecimento - os vários componentes vão atingindo o fim da vida útil e passam a apresentar quebras e/ou paradas mais freqüentes. É a hora de decidir pela reforma total ou sucateamento.

Veja no gráfico da bacia a seguir o custo da manutenção para cada fase:

9

1.4 Recursos necessários para Manutenção

Para que possa ocorrer manutenção, há necessidade que existam à disposição desta os seguintes recursos: a) Recursos materiais - equipamentos de teste e de medição, ferramentas

adequadas, espaço físico satisfatório, ente outros. b) Recursos de mão-de-obra - dependendo do tamanho da empresa e da

complexidade da manutenção aplicada, há a necessidade de uma equipe formada por profissionais qualificados em todos os níveis;

c) Recursos financeiros - necessários para uma maior autonomia dos trabalhos;

d) Recursos de informação - responsável pela capacidade de obter e armazenar dados que serão a base dos planos de manutenção.

1.5 Tipos de Manutenção

Existem dois tipos básicos de manutenção: a planejada e a não planejada.

Manutenção não planejada: Ocorre quando não há uma programação de data e hora; pode ocorrer a qualquer momento. Por isso é conhecida como corretiva, já que visa corrigir problemas. Divide-se em:

o Inesperada: Tem o objetivo de localizar e reparar defeitos repentinos

em equipamentos que operam em regime de trabalho contínuo.

o Ocasional: Consiste em fazer consertos de falhas que não páram a máquina. Ocorrem quando há parada de máquina, por outro motivo que não defeito, como por exemplo, no caso de atraso na entrega de matéria-prima.

Manutenção planejada: Ocorre com um planejamento e programação prévios. Classifica-se em três categorias:

o Preventiva: Consiste no conjunto de procedimentos e ações antecipadas que visam manter a máquina em funcionamento.

o Preditiva: É um tipo de ação preventiva baseada no conhecimento das condições de cada um dos componentes das

10

máquinas e equipamentos. Esses dados são obtidos por meio de um acompanhamento do desgaste de peças vitais de conjuntos de máquinas e de equipamentos. Testes periódicos são efetuados para determinar a época adequada para substituições ou reparos de peças. Exemplos: análise de vibrações e monitoramento de mancais.

o Detectiva: É a manutenção preditiva dos sistemas de proteção dos equipamentos, como painéis de controle por exemplo. Busca falhas ocultas destes sistemas, evitando que os mesmos não operem quando necessário, como um sistema de desligamento automático em caso de super-aquecimento.

o Engenharia de Manutenção: É o nível mais elevado de investimento em manutenção. Consiste em buscar as causas da manutenção já no projeto do equipamento, modificando situações permanentes de mau desempenho, problemas crônicos, e desenvolvendo a manutenibilidade.

É importante citar aqui a Manutenção Produtiva Total (TPM), que não é um tipo de manutenção, mas um sistema de gerenciamento completo, envolvendo todos os tipos de manutenção. Foi desenvolvido no Japão e tem uma visão holística, isto é, o operador de uma máquina é responsável mais do que por sua simples operação.

Veja a evolução dos tipos de manutenção:

11

2. Manutenção Corretiva

A manutenção corretiva corresponde ao estágio mais primitivo da manutenção mecânica. Entretanto, como é praticamente impossível acabar totalmente com as falhas, a manutenção corretiva ainda existe.

É definida como um conjunto de procedimentos que são aplicados a um equipamento fora de ação ou parcialmente danificado, com o objetivo de fazê-lo voltar ao trabalho, no menor espaço de tempo e custo possível. É, portanto, uma manutenção não planejada, de reação, no qual a correção de falha ou de baixo desempenho se dá de maneira aleatória, isto é, sem que a ocorrência fosse esperada. Implica em altos custos, porque causa perdas na produção e geralmente a extensão dos danos aos equipamentos é maior. É importante observar que pode englobar desde a troca de um simples parafuso de fixação quebrado como substituir todo um sistema elétrico em pane.

Veja o quadro comparativo de custos da manutenção corretiva não planejada em relação à preventiva e preditiva:

Tipo de manutenção Custo US$ / HP / Ano Corretiva não planejada 17 a 19

Preventiva 11 a 13 Preditiva 7 a 9

Obs.: HP (horse power) é a potência instalada – Fonte: NMW Chicago 1998.

2.1 Tipos de manutenção corretiva

Pode-se dividir a manutenção corretiva em reparo e reforma.

Reparo: É a correção de uma falha inesperada, sem qualquer planejamento. Vamos novamente ver o gráfico da vida útil de um equipamento.

Na região 1 (fase de amaciamento) existe um crescimento do número de defeitos a partir do ponto zero, decorrente da acomodação dos componentes recém instalados, bem como da manifestação de possíveis falhas internas dos materiais utilizados.

Na região 2 (vida útil) pode-se notar que o número de defeitos permanece sem alteração. É nesta fase que o equipamento tem seu melhor desempenho pois está sempre no melhor rendimento e com ausência de defeitos (paradas).

Na região 3 (envelhecimento) o número de defeitos começa a crescer e o custo da manutenção torna-se caro.

12

A manutenção corretiva de reparo se aplica exatamente na região 2 do gráfico, quando o equipamento está em sua melhor performance, e ocorrem quebras/falhas inesperadas.

Reforma: quando o equipamento atinge seu rendimento mínimo (nível mínimo) ou a região 3, ele não está mais apto a desempenhar suas funções satisfatoriamente, uma vez que produz pouco (muitas paradas), sem qualidade e com custo elevado. Deste ponto em diante, existem duas opções: substituir (vender ou sucatear) o equipamento ou fazer uma manutenção corretiva de reforma. Define-se reforma como a completa análise, desmontagem, substituição e ou recuperação dos componentes, limpeza, montagem, testes, pintura, etc.

Existem várias classes de reforma, desde a mais simples até as mais complexas, que envolvem também a modernização do equipamento. É importante também lembrar que a reforma deve ser precedida por uma profunda análise técnica (mecânica e econômica) sobre o equipamento, a fim de concluir a melhor opção: substituição ou reforma.

2.2 Organização da Manutenção Corretiva

Oficina: É fundamental que toda empresa possua uma oficina de manutenção suficientemente equipada que permita a resolução dos problemas mais comuns que ocorrem com os equipamentos. Deve prever ferramentas, peças de reposição, instrumentos de medição e controle, fichários (fichas de solicitação e controle de manutenção), etc. Os trabalhadores deverão ser bem treinados e como característica básica devem ser participativos e trabalharem em equipe.

Controle: O controle é realizado pela ficha de manutenção e ficha de serviço.

Ficha de manutenção corretiva: Cada operador é responsável pelo seu equipamento, portanto, é ele quem deve avisar ao setor de manutenção sobre os defeitos ocorridos. A comunicação é feita através da ficha de manutenção (solicitação de manutenção), onde se informa sobre os sintomas e possíveis causas do problema. Veja modelo a seguir:

IP – Indústria de Peças S.A.

Ficha de Manutenção Corretiva

Equipamento: Localização:

Defeito Provável:

Sintoma Apresentado:

Causa Provável:

Solicitado por: Recebido por:

Data: / / 2007 Data: / / 2007

Horário: Horário:

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Ficha de serviço: Tem por objetivo documentar os problemas executados no equipamento durante o tempo de manutenção, seja na oficina de manutenção ou seu local. Nesta ficha são anotadas as peças substituídas, modificações feitas, outros problemas encontrados, bem como a provável causa do defeito. Esta ficha de serviço deverá ser arquivada em uma pasta que mostre toda a história de manutenção do referido equipamento. É importante destacar o número total de horas trabalhadas, pois isto servirá para o cálculo do custo da manutenção corretiva realizada. Veja modelo a seguir:


Ficha de Serviço n° _____ / 2007

Equipamento: ________________________________________________________ N° ______________

Executor: ______________________________________________________ Data: _____ / ______/ 2007

Hora início: _____________ Hora final: _____________ Total de horas trabalhadas: ______________

Defeito(s) Encontrado(s):

Causa Provável:

Procedimento:

Peças Substituídas:

Assinatura Executor: Assinatura Responsável Setor:

Sinalização: Para efetuar a manutenção corretiva, ou mesmo uma simples inspeção, em um equipamento ou sistema, em seu próprio local, é fundamental tomar diversos cuidados no sentido de garantir a segurança das pessoas envolvidas, quer do operador de manutenção, quer das pessoas do processo produtivo nas proximidades.

Esses cuidados são essenciais para a segurança. O isolamento pode ser feito por uma simples sinalização ou até pelo isolamento do equipamento por barreiras. Em ambos os casos, torna-se necessário a colocação de um aviso identificando que a máquina está em manutenção, sendo necessário conter o nome da pessoa responsável pelo trabalho e prazo estimado para término dos trabalhos. A partir deste instante o operador de manutenção é o único responsável pela operação do equipamento. Nenhuma outra pessoa deverá ligar ou desligar a máquina, estar próximo ou interferir no trabalho, a não ser que seja solicitado. Nos casos de manutenção elétrica, o cuidado com o isolamento elétrico é primordial. Abaixo, tem-se um modelo de aviso de manutenção.

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Observação: Cor de fundo – amarelo; Destaque – Preto (Sugestão). Operador de Manutenção: Tempo Estimado: ____ : _____ h

Início: ____:____h Término: ____:____h Data: ____ / ____ / 200

A proteção dos locais de trabalho e das pessoas que neles trabalham através de cores e de sinais de prevenção constitui uma técnica especial de segurança que permite a obtenção de resultados importantes. Em certos momentos, o trabalho deve continuar paralelo a certas circunstâncias temporais: trabalhos de manutenção, situações de emergência, etc. Assim torna-se necessário o uso de cores e sinais uniformes para prevenir certos riscos.

Para garantir segurança no trabalho existem normas técnicas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) associadas a cores e sinais, tais como:

a) Norma NB-54: Cores fundamentais a serem aplicadas sobre canalizações empregadas nas indústrias para a condução de líquidos e gases;

b) Norma NB-76: Cor na segurança do trabalho. A sinalização informativa se destina a transmitir uma mensagem

genérica. Neste tipo de sinalização é importante observar os contrastes de cores quanto à distância e visibilidade, conforme tabela a seguir:

Ordem Cor de Fundo Destaque 1° Amarelo Preto 2° Laranja Preto 3° Azul-marinho Amarelo-laranja 4° Branco Verde-garrafa 5° Branco Verde vivo 6° Branco Preto 7° Branco Azul-marinho 8° Azul-marinho Branco 9° Preto Amarelo-laranja 10° Preto Branco

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3. Manutenção preventiva

Nas instalações industriais, as paradas para a manutenção constituem uma preocupação constante para a programação da produção. Se as paradas não forem previstas, ocorrem vários problemas, tais como: atrasos no cronograma de fabricação, indisponibilidade da máquina, elevação de custos, etc.

Para evitar esses problemas, as empresas introduziram o planejamento e a programação da manutenção. A manutenção preventiva é o estágio inicial da manutenção planejada, e obedece a um padrão previamente esquematizado. Ela estabelece paradas periódicas com a finalidade de permitir os reparos programados, assegurando assim o funcionamento perfeito da máquina por um tempo predeterminado.

Veja os principais conceitos: a) Planejamento da manutenção - significa conhecer os trabalhos,

os recursos para executá-los e tomar decisões. Responde às perguntas: O que? Quanto? Como?

b) Programação da manutenção - significa determinar pessoal, dia e hora para execução dos trabalhos. Responde às perguntas: Quem? Quando? Em quanto tempo?

c) Controle da manutenção - é a coleta e tabulação de dados, seguido de interpretação.

d) Organização da manutenção - significa a maneira como o serviço de manutenção se compõe, se ordena e se estrutura para alcançar os objetivos visados.

e) Administração da manutenção - significa normatizar as atividades, ordenar os fatores de produção, contribuir para a produção e a produtividade com eficiência, sem desperdícios e retrabalho.

3.1 Objetivos da Manutenção Preventiva

Os principais objetivos das empresas são: redução de custos, qualidade do produto, aumento de produção, preservação do meio ambiente, aumento da vida útil dos equipamentos e redução de acidentes do trabalho. Como a manutenção preventiva colabora para alcançar estes objetivos?

a) Redução de custos - Em sua grande maioria, as empresas buscam reduzir os custos incidentes nos produtos que fabricam. A manutenção preventiva pode colaborar atuando na redução das peças sobressalentes, diminuição nas paradas de emergência, aplicando o mínimo necessário, ou seja, sobressalente X compra direta; horas ociosas X horas trabalhadas; material novo X material recuperado.

b) Qualidade do produto - A concorrência no mercado nem sempre ganha com o menor preço. Muitas vezes ela ganha com um produto de melhor qualidade. Para atingir essa meta, a manutenção preventiva deverá ser

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aplicada com maior rigor, ou seja: máquinas deficientes X máquinas eficientes; abastecimento deficiente X abastecimento otimizado.

c) Aumento de produção - É preciso manter a fidelidade dos clientes já cadastrados e conquistar outros. A manutenção preventiva colabora para o alcance dessa meta atuando no binômio produção atrasada X produção em dia.

d) Efeitos no meio ambiente - Em determinadas empresas, o ponto mais crítico é a poluição causada pelo processo industrial. Se a meta da empresa for a diminuição ou eliminação da poluição, a manutenção preventiva, como primeiro passo, deverá estar voltada para os equipamentos antipoluição, ou seja, equipamentos sem acompanhamento X equipamentos revisados; poluição X ambiente normal.

e) Aumento da vida útil dos equipamentos - O aumento da vida útil dos equipamentos é um fator que, na maioria das vezes, não pode ser considerado de forma isolada. Esse fator, geralmente, é conseqüência de:

Redução de custos;

Qualidade do produto;

Aumento de produção;

Efeitos do meio ambiente.

f) Redução de acidentes do trabalho - Não são raros os casos de empresas cujo maior problema é a grande quantidade de acidentes. Os acidentes no trabalho causam:

Aumento de custos;

Diminuição do fator qualidade;

Efeitos prejudiciais ao meio ambiente;

Diminuição de produção;

Diminuição da vida útil dos equipamentos.

Como um equipamento sob manutenção preventiva tende a não parar em serviço e se mantêm regulado por longos períodos, pode-se listar as seguintes vantagens:

Paradas programadas ao invés de paradas imprevistas;

Maior vida útil do equipamento;

Maior preço em uma eventual troca do equipamento;

Maior qualidade do produto final;

Diminuição de horas extras. Por outro lado, existem as prováveis desvantagens:

Maior número de pessoas envolvidas na manutenção;

Folha de pagamento mais elevada;

Possibilidade de introdução de erros durante as intervenções.

Entretanto, sabe-se que as vantagens são muito superiores que as desvantagens, principalmente no que se refere ao custo anual da manutenção.

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3.2 Organização do Plano de Manutenção Preventiva

Considere uma indústria que ainda não tenha definida a manutenção

preventiva, onde não haja controle de custos e nem registros ou dados históricos dos equipamentos. Se essa indústria desejar adotar a manutenção preventiva, deverá percorrer as seguintes fases iniciais de desenvolvimento:

a) Decidir qual o tipo de equipamento que deverá marcar a instalação da manutenção preventiva, que deve ser realizado numa cooperação da supervisão de manutenção e de operação;

b) Efetuar o levantamento e posterior cadastramento de todos os equipamentos que serão escolhidos para iniciar a instalação da manutenção preventiva (plano piloto);

c) Redigir o histórico dos equipamentos, relacionando os custos de manutenção (mão-de-obra, materiais e, se possível, lucro cessante nas emergências), tempo de parada para os diversos tipos de manutenção, tempo de disponibilidade dos equipamentos para produzirem, causas das falhas etc.

d) Elaborar os manuais de procedimentos para manutenção preventiva, indicando as freqüências de inspeção com máquinas operando, com máquinas paradas e as intervenções.

e) Enumerar os recursos humanos e materiais que serão necessários à implementação da manutenção preventiva.

f) Apresentar o plano para aprovação da gerência e da diretoria.

g) Treinar e preparar a equipe de manutenção.

Se uma empresa contar com um modelo organizacional ótimo, com material sobressalente adequado e racionalizado, com bons recursos humanos, com bom ferramental e instrumental e não tiver quem saiba manuseá-los, essa empresa estará perdendo tempo no mercado. A escolha do ferramental e instrumental é importante, porém, mais importante é o treinamento da equipe que irá utilizá-los.

3.3 Documentação da Manutenção Preventiva

Um plano de manutenção bem elaborado precisa ser controlado. As informações geradas podem ser processadas de diversas maneiras: manual, semi-automatizado, e totalmente informatizado. Porém, qualquer que seja a forma adotada, a estratégia a ser tomada tem como base:

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Codificação do equipamento: cada um dos equipamentos dentro da empresa será identificado e codificado em relação à sua posição dentro de determinada seção;

Arquivo de máquinas: para cada equipamento deverá ser aberta uma pasta de informações onde constará quaisquer informações;

Codificação das peças: para facilitar a substituição de peças, cada equipamento será dividido em sistemas, conjuntos e peças, sendo que cada um deles receberá um código de identificação;

Criação de fichas de informação e controle:

o Ficha do equipamento: tem por objetivo reunir as principais informações a respeito de um tipo de equipamento. Veja modelo:

ITT – Indústria de Terraplanagem

Ficha de Máquina n° _____/2007

Equipamento:

TRATOR DE ESTEIRAS Código

9982-XYWZ Fabricante:

Função:

Localização:

Data de compra: Valor:

Fornecedor: Endereço:

PRINCIPAIS PEÇAS DE REPOSIÇÃO

Código Peça Fabricante

o Ficha de manutenção preventiva: o ponto de partida da manutenção preventiva é o levantamento das partes da máquina mais sujeitas a falhas e dos pontos que exigem regulagens periódicas. Essas informações são normalmente fornecidas pelo fabricante. Veja modelo:

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Equipamento:

TRATOR DE ESTEIRAS Código

9982-XYWZ

FICHA DE MANUTENÇÃO PREVENTIVA - INSPEÇÃO PERIÓDICA

Tarefa Situação

1. Limpeza

Lavar e limpar toda a unidade. 2. Motor

Apertar os parafusos de montagem, se necessário

Regular o motor

Verificar o jogo da ponta do virabrequim

Verificar os drenos da caixa de ar

Inspecionar os orifícios de admissão e anéis dos pistões

Medir a compressão e pressões no cárter, caixa de ar e na exaustão

Verificar a sincronização dos motores (unidades com dois motores)

3. Purificador de ar

Verificar se o sistema de admissão de ar tem trincas ou vazamentos

4. Correias de acionamento

Verificar a tensão e o desgaste de todas as correias de acionamento

....

.... 17. Acessórios

Verificar o funcionamento de todos os acessórios

18. Inspeção Geral

Inspecionar toda a unidade, procurar vazamentos, porcas e parafusos soltos, trincas, soldas partidas e peças empenadas

Operar a unidade e verificar o funcionamento de todos os controles

19. Lubrificação

Fazer lubrificação e verificações recomendadas pela Tabela de Lubrificação para intervalos de 10, 50, 100, 200, 500 e 1000 horas de operação.

Identificação do Operador de Manutenção

Data da Inspeção

o Ficha de controle: tem por objetivo controlar a vida útil de cada um dos componentes e peças de um determinado equipamento. Veja modelo:

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Ficha de Controle n° _____/2007

Equipamento:

TRATOR DE ESTEIRAS Peça/Sistema:

CORREIA DO VENTILADOR

Código:

9982-XYWZ Código:

BR-SC-WRFEDK Data da Troca

(dd/mm/aa) Horas

Trabalhadas Horas

Acumuladas Responsável

(ident.)

Vida útil estimada:

600 horas

3.4 Formas de Controle da Manutenção Preventiva

É o sistema no qual as manutenções preventivas são controladas e analisadas por meio de formulários e mapas, preenchidos manualmente e guardados em pastas de arquivo.

O controle pode ser automatizado, no qual toda a intervenção da manutenção tem seus dados armazenados em computadores, para melhoria da logística da informação além da obtenção facilitada de consultas, listagens, tabelas e gráficos, aumentando grandemente a agilidade na tomada de decisões.

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4. Manutenção Preditiva

A manutenção preditiva é uma fase bem avançada de um plano global de manutenção. Refere-se ao processo no qual a intervenção sobre um equipamento ou sistema somente é realizado quando este apresente uma mudança na sua condição de operação. Significa predizer as condições de funcionamento dos equipamentos permitindo sua operação contínua pelo maior tempo possível. Todo o controle se dá pela observação (monitoramento) destas condições, como por exemplo, pela observação do nível de ruído de um determinado mancal de rolamento.

É aquela que indica as condições reais de funcionamento das máquinas com base em dados que informam o seu desgaste ou processo de degradação. Trata-se da manutenção que prediz o tempo de vida útil dos componentes das máquinas e equipamentos e as condições para que esse tempo de vida seja bem aproveitado. Na Europa, a manutenção preditiva é conhecida pelo nome de manutenção condicional e nos Estados Unidos recebe o nome de preditiva ou previsional

Conceito: é o conjunto de atividades de acompanhamento das variáveis ou parâmetros que indicam a performance ou desempenho dos equipamentos, de modo sistemático, visando definir a necessidade ou não de intervenção. Quando a intervenção, fruto do acompanhamento preditivo, é realizada, estamos na verdade realizando uma manutenção corretiva planejada.

Na prática diária da manutenção, torna-se difícil separar onde termina a manutenção preventiva e onde se inicia a manutenção preditiva, pois embora muitos operadores de manutenção desconheçam o método, eles já o utilizam parcialmente na prática. Por exemplo, quando determinam a parada de uma máquina fora da programação preventiva pelo fato da mesma estar superaquecida ou com vibração fora do comum, mesmo que ainda opere.

Para realizar a manutenção preditiva torna-se necessário mudar toda a filosofia de atuação da equipe de trabalho. É preciso, antes de tudo, capacitar uma equipe em manutenção preditiva e orientar todo o pessoal por meio de treinamentos específicos.

4. 1 Objetivos da Manutenção Preditiva

Os objetivos da manutenção preditiva são inúmeros, comparados ao método da manutenção meramente corretiva ou da preventiva:

Determinar, antecipadamente, a necessidade de serviços de manutenção numa peça específica de um equipamento;

Eliminar desmontagens desnecessárias para inspeção;

Aumentar o tempo de disponibilidade dos equipamentos;

Reduzir o trabalho de emergência não planejado;

Impedir o aumento dos danos;

Aproveitar a vida útil total dos componentes e de um equipamento;

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Aumentar o grau de confiança no desempenho de um equipamento ou linha de produção;

Determinar previamente as interrupções de fabricação para cuidar dos equipamentos que precisam de manutenção.

Por meio desses objetivos, pode-se deduzir que eles estão direcionados a uma finalidade maior e importante: redução de custos de manutenção e aumento da produtividade.

MANUTENÇÃO PREDITIVA

Redução de Custos Aumento da Produtividade

4.2 Metodologia

A manutenção preditiva se preocupa com as alterações que ocorrem no comportamento normal do equipamento. Para chegar-se às informações que traduzem a “instabilidade” de um equipamento, há necessidade de estabelecer-se uma diagnose sobre o equipamento, que consiste na monitoração de seus componentes.

Para o desenvolvimento da diagnose, o profissional de manutenção deverá estudar o equipamento para compreender a cadeia de funcionamento e então descobrir a origem das falhas, bem como as conseqüências destas nos outros componentes. O conhecimento do funcionamento permite, com segurança, obter os dados necessários à diagnose dentro de uma estreita margem de erros. Descobrir as causas de uma falha é mais importante do que a simples troca de um componente danificado.

Para a elaboração de um diagnóstico, os envolvidos no problema precisam saber qual o mecanismo de deterioração que leva à geração de falhas e como uma falha exerce ação nos componentes associados. A operação de um equipamento ou mesmo componente, em perfeitas condições, fornece alguns dados, que são denominados parâmetros (vibrações, temperatura, pressão, etc.), permitindo executar o diagnóstico com boa margem de segurança.

MANUTENÇÃO PREDITIVA

Meta: monitorar os parâmetros

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No caso comum, basta verificar uma alteração nestes parâmetros que o

problema pode ser resolvido, efetuando a manutenção neste componente. Entretanto, quando se trata de um processo racional, a substituição não é simplesmente executada, mas sim são estudados os efeitos da alteração dos componentes associados e, principalmente, são investigadas as causas do desgaste visando obter meios de atenuar tais causas, quando não são eliminadas.

Para a implantação de uma sistemática de manutenção preditiva em um equipamento ou sistema, é necessário:

a) Verificação de quais componentes a operação do equipamento depende;

b) Verificar, junto ao fornecedor, quais os valores numéricos dos parâmetros que interessam à manutenção (valores padrões - referentes a equipamentos novos);

c) Determinação do procedimento de medição destes parâmetros que interessam à manutenção;

d) Fixação dos limites normal, alerta e perigoso para os valores desses parâmetros. Deve-se utilizar os valores estabelecidos nas especificações internacionais, na ausência de dados experimentais;

e) Elaboração de um procedimento para registrar e tabelar todos os valores que forem medidos (referentes aos valores padrões);

f) Determinação experimental ou empírica dos intervalos de tempo entre as medições sucessivas*.

* Obs.: Este item é fundamental, uma vez que o responsável pela manutenção deve assegurar que não haverá paradas não programadas devido à quebra de um componente qualquer durante o período entre observações sucessivas. Caso contrário, o programa de manutenção perde o sentido, uma vez que sua finalidade principal é evitar paradas inesperadas.

4.3 Análise de Falha

A análise da tendência de falha consiste em prever com antecedência a quebra, por meio de instrumentos e aparelhos que exercem vigilância constante, predizento a necessidade de reparo. Esta tendência pode ser percebida nos gráficos abaixo:

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1 – Zona de medidas periódicas normais: intervalo definido previamente. 2 – Zona de desenvolvimento do defeito: duração entre as medidas diminui (acompanhamento da evolução do defeito); 3 – Zona de diagnóstico do defeito: a manutenção é prevista; 4 – Zona de realização da manutenção: antes da ocorrência da falha. Após a intervenção, há um retorno à zona 1.

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4.4 Formas de Monitoramento

A avaliação do estado do equipamento se dá através da medição, acompanhamento ou monitoração de parâmetros. Esse acompanhamento pode ser feito de três formas:

Acompanhamento ou monitoração subjetiva: Dá-se pela percepção de que algum parâmetro está fora do comum, por exemplo: colocar a mão na caixa de mancal e perceber que a temperatura está acima do normal; pegar um pouco de lubrificante da máquina nos dedos e comparar a viscosidade; escutar ruído acima do comum na caixa de marcha; etc. Portanto, é o acompanhamento que se dá através dos sentidos visão, audição, tato e olfato. Pode ser feito por qualquer um, inclusive o próprio

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operador. E a monitoração será tão confiável quanto a experiência do operador. Este acompanhamento deve sempre ser incentivado, e já é feito muitas vezes sem mesmo ser percebido. Entretanto, não deve ser usado como único método, porque há risco da percepção não ocorrer ou de ocorrer uma percepção errada.

Acompanhamento ou monitoração objetiva: É feito com base em medições utilizando equipamentos ou instrumentos especiais. Considera-se objetiva por fornecer um valor de medição do parâmetro que está sendo acompanhado que não depende dos sentidos do operador do instrumento. É importante que os monitores sejam treinados e os instrumentos estejam aferidos e calibrados.

Monitoração contínua: É também um acompanhamento objetivo. Foi adotado inicialmente em equipamentos de alta responsabilidade cujo desenvolvimento do defeito se dava em pouco tempo. Como seu custo era alto, somente seu uso era justificado nessa situação, mas com o desenvolvimento dos sistemas digitais e da informática, isso tem se tornado possível, ainda que restrito a equipamentos caros. Um exemplo é a monitoração dos grupos geradores nas usinas hidrelétricas da CEMIG (Cia. Energética de Minas Gerais), cuja monitoração se dá na sede da empresa, ou seja, os instrumentos instalados nas usinas monitoram parâmetros (como vibração, temperatura de mancais, etc.) que são transmitidos e monitorados em tempo real da sede. Isso não significa que exista um técnico 24 horas por dia, pois é possível que existam programas que monitoram e exibem relatórios normais e de alerta de forma automática.

4.5 Monitorando os Parâmetros

O espectro da manutenção preditiva é bastante amplo, variando desde um simples exame visual a um sistema complexo de monitoramento das condições de operação das máquinas com o auxílio de sofisticados aparelhos de medição e análise.

É inviável estabelecer ou classificar todos os métodos e processos possíveis para obter um programa de manutenção preditiva eficiente e econômico. Existe um número bem determinado de parâmetros a monitorar. A tabela abaixo indica resumidamente as principais variáveis e as máquinas e equipamentos que as utilizam.

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Observação

prática Máquinas rotativas

Dispositivos Estáticos

Dispositivos Elétricos Instrumentos

Estruturas

Ensaios não destrutivos

Exame visual

Medição e análise

Vibrações

Medição de

temperatura e pressão

Medida do nível sonoro

Medida da espessura/corrosão

Análise de lubrificantes

Detecção de vazamentos de

fluidos

Análise química

Os principais parâmetros monitorados atualmente são:

a) Vibração: o acompanhamento e análise de vibrações são um dos mais importantes métodos de predição em vários tipos de indústria, sendo a ênfase em equipamentos rotativos, mas também aplicável a muitos outros (asa de avião, molas de vagão de trem, estrutura sujeita à ação do vento, etc.).

b) Temperatura: a medição da temperatura é um dos parâmetros de mais fácil compreensão e acompanhamento. Alguns exemplos clássicos são: temperatura em mancais de máquinas rotativas (a elevação pode ser resultado de desgaste ou problemas relacionados à lubrificação); temperatura da superfície de equipamentos estacionários (a elevação pode indicar danos no isolamento); temperatura em barramentos e equipamentos elétricos (a elevação pode indicar mal-contatos).

c) Lubrificação: A análise de lubrificante não só permite economia, por aumentar o intervalo de troca recomendado pelo fabricante, como também detecta outros problemas, como vedação deficiente entre outros. Existem duas técnicas: a tradicional consiste em verificação das características do lubrificante para verificar a continuação adequada; já a técnica ferrográfica permite avaliar as condições de desgaste das máquinas, tomando por base a análise de partículas presentes no óleo lubrificante.

4.6 Aspectos motivacionais

Da mesma forma que se faz um plano de manutenção preditiva, é necessário planejar e executar ações que visem a motivação do pessoal de manutenção, já que o homem é a peça chave para o sucesso de qualquer atividade. Algumas ações que devem ser implementadas:

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Criação de listas de e-mail contendo toda lotação da manutenção, visando divulgar elogios, perdas operacionais, acidentes ou incidentes, indicadores e outros pontos relevantes;

Presença do Gerente de Manutenção nas oficinas de manutenção e área industrial, visando troca de informações com executantes, supervisores, técnicos, engenheiros, etc.;

Manter e dar prioridade total à realização de reuniões semanais dos gerentes e supervisores de manutenção, para troca de informações e relatórios;

Oportunizar e incentivar o “fast feedback” para todos os empregados de manutenção. “Feedback” significa retornar as informações que surgiram com as atividades, e “fast” de forma rápida, exata e adequada. Visa a melhoria do sistema da forma mais rápida possível;

Induzir aos gerentes e supervisores comunicarem aos subordinados suas histórias profissionais e pessoais, incentivando e desafiando aos funcionários com relação à carreira e também humanizando as relações;

Realizar inspeções sistemáticas nos setores para conhecimento das rotinas além de valorização e integração dos funcionários;

Manter programas de treinamentos, cursos e seminários, que não só aperfeiçoam os funcionários como representam incentivos ao crescimento profissional dos mesmos;

Pontualidade, seriedade e respeito nas relações interpessoais entre chefia e funcionários, e entre os próprios funcionários;

Realizar eventos para celebrar sucessos obtidos.

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5. Manutenção Produtiva Total

Durante muito tempo as indústrias funcionaram com o sistema de manutenção corretiva. Com isso, ocorriam desperdícios, retrabalhos, perda de tempo e de esforços humanos, além de prejuízos financeiros. Com o surgimento das manutenções preventiva e preditiva, surgiram também sistemas de gerenciamento de manutenção que buscam a máxima eficiência. Um destes sistemas de gerenciamento, que se tornou conhecida pela sua eficiência é a manutenção produtiva total, conhecida pela sigla TPM (total productive maintenance), que envolve manutenção preventiva e preditiva além de muitos outros aspectos.

Na busca de maior eficiência da manutenção, por meio de um sistema compreensivo, baseado no respeito individual e na total participação dos empregados, surgiu a TPM, em 1970, no Japão. Os fatores que contribuiram foram os seguintes:

Avanço na automação industrial;

Busca em termos da melhoria da qualidade;

Aumento da concorrência empresarial;

Emprego do sistema “just-in-time” (sistema que produz a partir das encomendas ao invés de produzir e empurrar as vendas);

Maior consciência de preservação ambiental e conservação de energia;

Dificuldades de recrutamento de mão-de-obra para trabalhos considerados sujos, pesados ou perigosos;

Aumento da gestão participativa e surgimento do operário polivalente.

Todas essas ocorrências contribuíram para o aparecimento da TPM. A empresa usuária da máquina se preocupava em valorizar e manter o seu patrimônio, pensando em termos de custo do ciclo de vida da máquina ou equipamento. No mesmo período, surgiram outras teorias com os mesmos objetivos, mas a TPM mostrou ser extremamente eficaz. Começou a ser implantado por empresas brasileiras a partir da década de 1990.

Os cinco pilares da TPM são as bases sobre as quais construímos um programa de TPM, envolvendo toda a empresa e habilitando-a para encontrar metas, tais como defeito zero, falhas zero, aumento da disponibilidade de equipamento e lucratividade. Não só envolvem termos materiais, mas humanos também. Os cinco pilares são:

Eficiência (atividades que melhoram a produtividade do equipamento);

Auto-reparo (sistema de manutenção autônomo, executado pelos operadores do equipamento);

Planejamento (sistema organizado);

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Treinamento (capacitação de pessoal e aumento de suas habilidades técnicas para rendimento máximo);

Ciclo de vida (gerenciamento completo do equipamento).

A implementação da TPM segue quatro grandes passos:

1. Capacitação:

Operadores: realizar manutenção autônoma, ou seja, ser o

mantenedor do equipamento (através da monitoração subjetiva e outras ações);

Executores: não serem especializados demais, mas polivalentes, ou seja, podem resolver mais que um tipo de problema;

Engenheiros: projetarem equipamentos que exijam o mínimo de manutenção.

2. Aplicar o programa dos oito S:

Seiri: organização, eliminando o supérfluo;

Seiton: arrumação, identificando e colocando tudo em ordem;

Seiso: limpeza, implica em limpar sempre e não sujar;

Seiketsu: padronização, implica manter a arrumação, limpeza e ordem;

Shitsuke: disciplina, fazer tudo espontaneamente;

Shido: treinar, constante capacitação pessoal;

Seison: eliminar as perdas;

Shikari yaro: realizar com determinação e união.

3. Eliminar as seis grandes perdas:

Perdas por quebra;

Perdas por demora na troca de ferramentas e regulagem;

Perdas por operação em vazio (espera);

Perdas por redução da velocidade em relação ao padrão normal;

Perdas por defeitos de produção;

Perdas por queda de rendimento.

4. Aplicar as cinco medidas para obtenção da quebra zero:

Estruturação das condições básicas;

Obediência às condições de uso;

Regeneração do envelhecimento dos equipamentos;

Sanar falhas de projeto;

Incrementar a capacitação técnica do pessoal.

A idéia de “quebra zero” baseia-se no conceito de que a quebra é a falha invisível. A falha visível é causada por uma série de falhas invisíveis, assim como um iceberg tem apenas sua ponta visível. Logo, se operadores estiverem conscientes de que devem evitar falhas invisíveis, a quebra deixará de ocorrer.

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Efeitos da TPM nos recursos humanos: na forma como é proposta, oferece grandes benefícios não só à empresa, mas também aos funcionários:

Aumento de autoconfiança;

Aumento da atenção no trabalho;

Aumento da satisfação;

Melhoria do espírito de equipe;

Desenvolvimento e aquisição de habilidades;

Maior senso de responsabilidade pelos equipamentos;

Maior satisfação pelo reconhecimento.

“A manutenção não deve ser apenas aquela que conserta, mas, sim, aquela que elimina a necessidade de consertar” (anônimo).

Veja em anexo parte de uma monografia que trata sobre a implementação da TPM no setor de estamparia da fábrica da Volkswagem em Taubaté – SP entre 1998 a 2000, com resultados demonstrados entre 1999 e 2001.

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