Elijah McCoy: Um dos Pais Fundadores da Lubrificação de Máquinas e o Verdadeiro McCoy

A lubrificação de máquinas tem sido um aspecto essencial da produção industrial ao longo das quatro revoluções industriais. Para quase todas as indústrias, lubrificantes como óleos e graxas ajudam a reduzir o atrito e o desgaste nas peças mecânicas, o que, por sua vez, aumenta a eficiência e a vida útil das máquinas. Uma das contribuições mais importantes para o campo da lubrificação de máquinas foi feita por Elijah McCoy, um inventor que desenvolveu o primeiro lubrificador automático para motores a vapor.

McCoy nasceu no meio do século XIX, filho de pais afro-americanos que, com a ajuda do Underground Railroad, haviam fugido de Kentucky para Ontário, no Canadá, para escapar da escravidão. Quando jovem, McCoy ficou fascinado e inspirado pela sofisticação dos projetos mecânicos contemporâneos. Aos 15 anos, ele foi enviado para a Escócia, onde estudou para se tornar um engenheiro mecânico na Universidade de Edimburgo.

Após concluir sua educação, McCoy retornou à sua família, que, nessa época, havia se mudado para Michigan. Devido ao racismo institucionalizado, ele enfrentou dificuldades para encontrar um emprego de engenharia mecânica que correspondesse à sua formação e habilidades. Em vez disso, ele trabalhou na indústria ferroviária, como carregador de carvão nas salas de caldeira e lubrificador de rolamentos de rodas de trem e outras peças móveis. Essa última tarefa prolongava significativamente o tempo de entrega do transporte.

Durante a primeira revolução industrial (antes da invenção de McCoy), a lubrificação era feita manualmente – um processo demorado e muitas vezes pouco confiável: os engenheiros tinham que parar as máquinas para lubrificar as peças móveis, o que reduzia a produtividade e aumentava o risco de falha do equipamento. Foi nesse ponto que McCoy viu espaço para melhorias; ele acreditava que deveria haver uma maneira melhor de lubrificar as máquinas e partiu em busca de uma solução.

Em 1872, McCoy patenteou sua invenção, um lubrificador automático para motores a vapor, que ficou conhecido como copo lubrificador, copo de gotejamento de óleo ou simplesmente “o lubrificador”. O dispositivo utilizava um pequeno reservatório e um pavio para fornecer um fluxo constante de óleo para as peças móveis do motor. O pavio foi projetado para liberar o óleo em uma taxa controlada, garantindo que as peças fossem sempre lubrificadas sem a necessidade de intervenção manual.

O lubrificador de McCoy foi um sucesso imediato e rapidamente adotado por importantes indústrias, como ferrovias, mineração e produção de aço, onde se tornou equipamento padrão em motores a vapor e outras máquinas durante a segunda revolução industrial – um período em que a produção em massa, eficiência produtiva e outros avanços tecnológicos estavam decolando. O sucesso do projeto de McCoy levou à imitação, mas das muitas pessoas que tentaram replicar seu projeto, nenhuma teve sucesso. A prevalência de lubrificadores automáticos de imitação de baixa qualidade levou os compradores a exigir o design original de McCoy, daí a expressão “the real McCoy” – um ditado comum que significa algo genuíno ou real.

Além do lubrificador, McCoy também patenteou outras invenções, como uma tábua de passar dobrável, um sistema de irrigação de jardim e um regulador automático de motor. Ele obteve um total de 57 patentes ao longo de sua vida, tornando-se um dos inventores mais prolíficos de sua época.

Do Real McCoy à Automação Real
Hoje, mais de 150 anos após a invenção do lubrificador de McCoy, maquinários em todo o mundo e em todas as plantas industriais ainda se beneficiam da lubrificação automática. No entanto, práticas de lubrificação manual ainda são comuns, e as máquinas estão constantemente em risco devido à má gestão dessas atividades manuais.

Aqueles que foram treinados nas melhores práticas de lubrificação manual, como usar uma pistola de graxa para lubrificar corretamente os rolamentos lubrificados por graxa, sabem que é crucial não lubrificar excessivamente ou sublubrificar os rolamentos. Práticas de relubrificação incorretas podem levar ao superaquecimento, degradação prematura do lubrificante, perda de proteção contra desgaste, perdas de energia e, em última instância, falha prematura da máquina. Considerações de custo e a necessidade de inspeções presenciais significam que muitas tarefas ainda são melhor executadas manualmente, mas à medida que a tecnologia avança, somos obrigados a reavaliar continuamente essa tática e considerar abordagens mais automáticas.

Assim como a invenção do lubrificador de McCoy, foram desenvolvidas tecnologias de lubrificação automática mais avançadas e usadas em máquinas mecânicas. Esses sistemas, que aumentam a produtividade e reduzem o risco de falha de equipamentos, têm várias vantagens em relação à lubrificação manual, como:

• Sistemas de lubrificação centralizada – Utiliza uma única bomba e linhas de distribuição para lubrificar vários pontos em uma máquina.
• Sistemas de lubrificação progressiva – Utiliza uma série de válvulas dosadoras para fornecer lubrificante a pontos específicos em uma máquina.
• Sistemas de lubrificação de linha única – Utiliza uma única bomba e linha de distribuição para lubrificar vários pontos em uma máquina.
• Sistemas de lubrificação de linha dupla – Utiliza duas bombas e linhas de distribuição para lubrificar vários pontos em uma máquina.
• Graxas automáticas (também conhecidas como lubrificadores de ponto único) – Aplicam graxa lentamente ao longo de meses por meio de um reservatório pressurizado, geralmente uma bomba mecânica em um êmbolo.

Em muitos aspectos, McCoy foi um visionário, muito à frente de seu tempo. Embora seu lubrificador tenha sido introduzido durante a segunda revolução industrial, foi somente durante a terceira revolução industrial (no meio do século XX) que a automação avançou para o próximo nível. Com a integração de computadores, processadores lógicos, sistemas eletrônicos, redes de comunicação e tecnologia da informação, os seres humanos foram cada vez mais afastados da intervenção manual, e a confiabilidade das máquinas melhorou significativamente.

Assim como outras práticas industriais nas últimas décadas, a tecnologia por trás dos sistemas de lubrificação automática continuou a melhorar. Uma vez que os sistemas de lubrificação automática se tornaram populares, eles passaram a ser utilizados em uma ampla gama de indústrias, como manufatura, construção, mineração, transporte e muitas outras. Hoje em dia, praticamente qualquer equipamento industrial é candidato para a lubrificação automática – transportadores, bombas, compressores, caixas de engrenagens, rolamentos, etc. Existem diferentes tipos de sistemas de lubrificação automática, como sistemas baseados em tempo, sistemas baseados em pressão e sistemas baseados em condições (os mais avançados), e eles utilizam diversas tecnologias para controlar e automatizar a aplicação de lubrificante.

Da Automação Real à Lubrificação Baseada em Condições e à Indústria 4.0

A lubrificação baseada em condições é um tipo de sistema de lubrificação automática que utiliza sensores para monitorar a condição das máquinas como um exame de saúde do lubrificante ou da máquina. Com base na condição, o lubrificante pode ser aplicado conforme necessário. Assim como as motivações inovadoras de McCoy com o lubrificador, a abordagem da lubrificação baseada em condições é baseada no princípio do “lubrificante certo, lugar certo, hora certa” e visa minimizar ainda mais o risco de uso excessivo de lubrificante e falha do equipamento.

O monitoramento das condições pode ser realizado de várias maneiras. Nossos próprios sentidos humanos podem monitorar as condições das máquinas, e ainda dependemos deles hoje. Além dos nossos sentidos, existem muitas outras tecnologias de sensores que podem ser implantadas. Alguns são fixados próximo a componentes móveis da máquina; outros fazem parte de um instrumento portátil para coleta baseada em rota por um técnico. Esses sensores monitoram condições operacionais, como vibração, ultrassom, temperatura e muito mais.

A análise de óleo, embora faça parte da instrumentação laboratorial, também utiliza sensores para analisar a amostra de lubrificante. Os muitos instrumentos utilizados pelo laboratório podem monitorar atributos detalhados do lubrificante para nos alertar sobre modos de falha da máquina, como a monitoração de partículas desgastadas (manutenção preditiva). Eles também podem detectar algo sobre o lubrificante ou no lubrificante que poderia levar a uma falha da máquina, focando na causa raiz (manutenção proativa).

Com sistemas de lubrificação baseados em condições, o monitoramento de condições e os sistemas de lubrificação podem ser integrados. Esses sistemas utilizam os dados dos sensores para determinar o lubrificante correto e o cronograma de lubrificação para a máquina. Eles também podem gerar alertas ou alarmes se um problema for detectado, permitindo que o pessoal de manutenção tome medidas antes que ocorra uma falha do equipamento.

Os sistemas de lubrificação baseados em condições mais avançados estão conectados a um sistema central de monitoramento baseado em nuvem, como um Sistema de Gerenciamento de Lubrificação (LMS). A análise dos dados de condição da máquina simultaneamente em várias máquinas na planta permite a automação inteligente de atividades de acompanhamento. Isso é uma parte essencial para estabelecer a confiabilidade dos equipamentos e é um tema central da quarta revolução industrial (ou Indústria 4.0) na qual vivemos hoje.

Conclusão

A invenção do lubrificador automático por Elijah McCoy foi um avanço significativo no campo da lubrificação de máquinas. Além disso, suas contribuições e legado como engenheiro continuam sendo celebrados e lembrados, pois ele pioneirou uma nova forma de pensar sobre lubrificação no século XIX e além. Tudo começou quando ele percebeu a necessidade de criar eficiências na indústria ferroviária, que era prejudicada pelos métodos manuais de lubrificação de vários pontos.

Hoje, existem milhares de pontos de lubrificação em uma típica planta industrial. A automação nas atividades de lubrificação é indispensável. Não apenas isso pode ajudar a reduzir atividades de manutenção desnecessárias, mas quando a lubrificação é feita corretamente, pode ajudar a estender a vida útil das máquinas e aumentar a confiabilidade do equipamento como um todo. Também ajuda a minimizar o risco de uso excessivo de lubrificante e poluição ambiental, utilizando a quantidade certa de lubrificante no momento certo.

Se você trabalha em um ambiente industrial com atividades de lubrificação, pergunte a si mesmo: onde está “o Verdadeiro McCoy” nos dias de hoje? Em outras palavras, quais abordagens modernas de lubrificação ainda precisam ser implementadas para criar uma planta confiável?