Análise das causas raiz: Travamento do cilindro pneumático Festo DNG-200-100PPV-A em condições de produção ucraniana

1. Introdução

Em uma das empresas de fabricação pesada na Ucrânia, ocorreu uma parada do prensa hidráulica devido à falha do mecanismo executor — cilindro pneumático Festo DNG-200-100PPV-A. O equipamento estava operando em regime de três turnos com tempo de funcionamento próximo a 14 000 horas após a última manutenção programada. O índice MTBF (tempo médio entre falhas) declarado pelo fabricante para esta série é de 20 000 horas sob condições de qualidade do ar comprimido. A parada de emergência resultou na perda de produtividade da linha por 4 horas e custos significativos com reparos fora do plano. O engenheiro-chefe da UNITEC-D GmbH está conduzindo uma análise detalhada das causas da falha para prevenir incidentes semelhantes.

2. Visão geral do componente

Cilindro pneumático de dupla ação Festo DNG-200-100PPV-A (diâmetro do pistão 200 mm, curso 100 mm) atende aos padrões ISO 15552. Ele é destinado para operação em condições industriais severas.

• Pressão de trabalho: de 0,6 a 10 bar (nominal — 6 bar).
• Intervalo de temperaturas de operação: de -20°C a +80°C.
• Швидкість поршня: до 1 м/с.
• Tipo de amortecimento: amortecimento pneumático regulável nos limites finais (PPV).

Este nó está localizado em proximidade imediata da fonte de umidade e poeira, o que exige uma atenção aumentada ao sistema de preparação do ar de acordo com os requisitos ISO 8573-1.

3. Provas de falha

Durante a inspeção inicial no local de operação foram registrados os seguintes sintomas:

• Total lock of the rod in the middle position of the stroke.
• Aumento do tempo de atuação do cilindro em 350% antes da parada (conforme dados do controlador PLC).
• Presença de emulsão oleosa com impurezas de poeira metálica no tubo de descarga do distribuidor.
• Modo de temperatura elevada da tampa do cilindro (+55°C conforme normas +30...°C), indicando atrito interno.

Normas nacionais e internacionais utilizadas na análise: ISO 8573-1 (qualidade do ar comprimido), ISO 19973 (avaliação da confiabilidade de componentes pneumáticos), DSTU EN ISO 4414 (segurança de sistemas hidráulicos e pneumáticos).

4. Investigação das Causas Raiz

Para determinar a cadeia de eventos que levou à falha, foi utilizado o método do diagrama de Ishikawa (Ishikawa diagram) e o análise "5 porquês" (5 Whys).

1. Por que o êmbolo parou? — Ocorreu o travamento do pistão na cilindro devido à degradação dos anéis e ao acúmulo de produtos de desgaste.
2. Por que os selos foram danificados? — O material perdeu elasticidade devido ao impacto químico e à falta de lubrificação adequada.
3. Por que não houve lubrificação? — O lubrificante foi lavado pelo condensado, que se formava devido ao ponto de orvalho elevado do ar comprimido.
4. Por que condensado se formou? — O secador de ar refrigeração na linha estava funcionando com desvio em relação ao normal (a temperatura de orvalho era de +12°C, em vez dos valores normais de +3°C).
5. Por que a sinalização do desumidificador não funcionou? — O sensor de umidade estava bloqueado por uma camada de poeira e óleo devido à ausência de calibração há 2 anos.

5. Causas raiz definidas

6. Ações corretivas e preventivas

Reparação imediata (Immediate Fix):

• Desmontagem do cilindro Festo DNG-200-100PPV-A, desmontagem completa, inspeção da carcaça e do pistão.
• Substituição de anéis de vedação (manhetes de poliuretano conforme DIN ISO 5597).
• Limpeza da superfície interna da mangoteira dos produtos de desgaste e aplicação de um óleo silicone especial para pneumática.

Prevenção de longo prazo (Long-term Prevention):

• Reparação e calibração do secador central de ar comprimido (atingindo a temperatura de orvalho não superior a +3°C).
• Instalação de um filtro coalescente adicional de purificação fina (classe 1 conforme ISO 8573-1) diretamente antes do consumidor.
• Implementação do drenagem automática de condensado nos recipientes.

7. Checklist diagnóstico rápido para técnicos

Use esse checklist no tablet durante o inspecionamento periódico do equipamento:

• [ ] Verificar os indicadores do manômetro na entrada da unidade pneumática (pressão de trabalho 6 ± 0,5 bar).
• [ ] Inspeccionar a tampa do regulador-filtro pela presença de umidade e óleo.
• [ ] Testar o funcionamento da válvula de descarga automática de condensado.
• [ ] Avaliar o nível de ruído durante o movimento do pistão (ausência de batidas e folgas).
• [ ] Verificar o estado da mangueira de proteção e do coletor de sujeira do êmbolo em relação à presença de rachaduras.
• [ ] Medir a temperatura das tampa dos cilindros com pirômetro (limite até +45°C).
• [ ] Verificar a vedação dos conectores usando solução de sabão ou teste ultrassônico.
• [ ] Comparar os parâmetros de ponto de orvalho no secador principal (valor alvo +3°C).

8. Estratégia de prevenção de falhas

Para minimizar os riscos de paradas nas indústrias ucranianas é necessário seguir um regulamento claro:

• Intervalos de manutenção: Realização de inspeção técnica completa dos cilindros pneumáticos a cada 8 000 horas ou 1 vez por ano.
• Monitoramento do estado: Uso de sensores vibroacústicos para detecção precoce de desgaste na superfície do pistão.
• Qualidade do ar: Controle diário do funcionamento dos sistemas de preparação do ar de acordo com os regulamentos DSTU ISO 8573.

9. Conclusão

O entupimento do cilindro pneumático Festo DNG-200-100PPV-A foi causado pelo impacto combinado da umidade e pela lavagem do óleo devido ao desgaste do secador de ar comprimido. A detecção oportuna dos sintomas e a modernização do sistema de preparação do ar permitirão evitar paradas de emergência. Os kits de reparação originais, cilindros pneumáticos e componentes de preparação do ar estão disponíveis para encomenda através de UNITEC-D E-Catalog.

10. Referência

• ISO 8573-1:2010 «Ar comprimido. Parte 1. Contaminação e classes de pureza».
• DSТU EN ISO 4414:2015 «Hidráulica e pneumática. Regras gerais e segurança de sistemas e seus componentes».
• ISO 15552:2018 «Cilindros pneumáticos com carcaça desmontável, pressão nominal até 10 bar».
• Documentação técnica do fabricante Festo para a série DNG.
• Guia de análise de confiabilidade de equipamentos industriais (MRO Handbook, UNITEC-D GmbH, 2023).