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Análise de danos em correntes Causas e soluções 02 A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es Análise de danos em correntes Causas e soluções Durante quase um século, as correntes têm sido usadas com um sucesso extraordinário numa grande variedade de aplicações na transmissão de potência, elevadores e transportadores. Porém, ocasionalmente podem haver problemas e será necessário sugerir medidas correctivas. Este manual foi preparado para assistir nestas situações. O objectivo deste manual é ilustrar e explicar os efeitos em diversas condições de funcionamento sobre a vida útil das correntes para que assim se esteja melhor preparado para reconhecer e diagnosticar imediatamente os problemas nas correntes. Esta capacidade será muito valiosa para quem assiste e para o utilizador. É claro que o nosso pessoal e engenheiros, bem como os nossos laboratórios estão sempre disponíveis para prover qualquer assistência técnica necessária para analisar ou resolver problemas.�� 03 Conteúdo Rotura do pino - devido a fadiga por corrosão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 5 Desgaste do pino - devido a abrasão, lubrificação inadequada ou ineficaz . . . . . . . . . . . 6 Desgaste do pino - devido a uma película inadequada de óleo entre as . . . . . . . . . . . . . 7 superfícies de contacto Corte do pino - devido a sobrecarga repentina ou excessiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Flexão do pino - devido a sobrecarga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Erosão do pino e da bucha - devido a água, materiais abrasivos e corrosivos . . . . . . . . . 10 - 11 Erosão do pino e da bucha - devido a materiais secos, fluidos e abrasivos . . . . . . . . . . . 10 - 11 Aderência da articulação - devido a corrosão, desgaste ou acumulação . . . . . . . . . . . . . 12 de materiais dentro da articulação Fadiga nos furos das placas - devido a cargas cíclicas severas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Fadiga do pino - devido a sobrecargas severas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Fadiga da bucha - devido a sobrecargas severas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Fadiga do rolo - devido a cargas de impacto severas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Rolos ou buchas esmagados - devido a elevadas concentrações de carga . . . . . . . . . . . 17 Desgaste dos elos - devido a escorregamento entre o carreto de tracção e a corrente . . . 18 Desgaste dos elos - devido a abrasão e grandes cargas descendentes . . . . . . . . . . . . . . 19 Desgaste anormal da corrente, carretos e perfis - devido a desalinhamento . . . . . . . . . 20 Alongamento (esticamento) da corrente - devido a tensões de sobrecarga . . . . . . . . . . 21 A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es 04 t ar de trabalho da corrente. A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es Rotura do pino - devido a fadiga por corrosão Fendas de fadiga Picadas Quando se aplica uma carga à corrente, o espaço livre dentro da articulação acumula-se entre o "lado posterior" dos pinos e a parede interna dos elos ou buchas. A área exposta do pino é susceptível à corrosão e a picadas se não for protegida e se a corrente funcionar em água, compostos ácidos ou materiais que produzam ácidos quando se combinam com água. Como qualquer outra estrutura, os pinos da corrente dobram-se sob carga. Nesta condição, a superfície do lado posterior do pino estica, ou seja, está em tensão. Se o pino for picado por um ataque corrosivo, cada picada converte-se num ponto de concentração de esforços. . . . . . . . . A ilustração acima mostra como a flexão pode eventualmente causar fendas de fadiga que começam por pontos de elevado esforço. Estas fendas podem avançar até que, finalmente, o pino parte durante um ciclo de carga. Um grau menos avançado de picadas por corrosão é ilustrado na parte inferior da página 5. Note as áreas dos pinos que estiveram em contacto com as placas laterais e, portanto, protegidas de ataques. As protecções superficiais como os lubrificantes resistentes à água ou as superfícies cadmiadas são normalmente eficazes para prevenir ataques corrosivos. Quando as condições são severas, podem ser mais eficazes os materiais resistentes à corrosão, tais como os aços inoxidáveis. As ilustrações de cima das páginas 4 e 5 mostram um estado avançado de ataque por corrosão e ilustram o processo completo de fadiga por corrosão - picadas, fendas e fractura. Os pinos mostrados foram obtidos de um transportador de material produtor de ácido. Em aplicações como esta, é possível algumas vezes reduzir o grau de corrosibilidade ou de acidez, para além de fornecer uma camada protectora aos pinos. Para encontrar a mais eficaz protecção contra a fadiga por corrosão, todos os aspectos de carga, velocidade, materiais transportados, etc., devem ser identificados e avaliados. BR IF IC A Ç 05 A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es Rotura do pino - devido a fadiga por corrosão Lado posterior ou exposto Fendas de fadiga Lado em contacto com o elo ou com a bucha Secção horizontal Secção transversal ampliada de um pino partido Sem picadas Picadas Corrosão por picadas Progresso de uma fenda de fadiga 06 A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es O desgaste é uma condição normal que é espectável quando existe movimento e contacto entre duas partes, tal como a articulação entre um pino e uma bucha de corrente. A presença de abrasivos ou de uma película de óleo insufici- ente entre as superfícies de contacto pode resultar num desgaste acelerado. Por exemplo, o pino mostrado acima foi retirado de uma corrente de transmissão de potência exposta a uma atmosfera carregada de areia e de sujidade. Estes abrasivos penetraram nas juntas da corrente causando um rápido desgaste dos pinos e uma substancial redução do tempo de vida da corrente. Sob este tipo de condições, a desmontagem periódica da corrente, limpeza completa e relubrificação cuidadosa normal- mente prolonga o tempo de vida da corrente. Algumas vezes, as correntes de transmissão podem ser instaladas dentro de uma protecção metálica a qual não só oferece protecção contra abrasivos mas, ao mesmo tempo, fornece o meio para uma lubrificação eficaz. Deflectores ou escudos podem ser usados algumas vezes para proteger as correntes de transmissão do contacto directo com abrasivos. Algumas correntes transportadoras grandes podem ser equipadas com pinos lubrificados (pinos com copos de lubrificação para lubrificação à pressão) para que os abrasivos possam sair das juntas da corrente a intervalos regulares. Outras vezes pode ser conveniente montar pinos novos usando os pinos com protecção de crómio duro para uma maior resistência ao desgaste. O desgaste irregular do pino é muitas vezes resultado de uma lubrificação inadequada ou insuficiente. Nestes casos, a película de óleo entre as superfícies em contacto não é suficiente para prevenir o contacto metal com metal ou para remover a sujidade das juntas da corrente. O resultado é o pino poder desgastar-se de forma similar à mostrada na foto. O desgaste acelerado devido a isto pode diminuir com um método de lubrificação melhor. Uma análise completa das condições indica normalmente o método mais prático e eficaz para reduzir o desgastedo pino e aumentar a vida útil da corrente. Desgaste do pino - devido a abrasão, lubrificação inadequada ou ineficaz O desgaste por aderência ocorre devido a microssoldaduras entre pontos das superfícies de contacto do pino/bucha. Quando as superfícies deslizam uma sobre a outra, durante a articulação sobre os carretos, o ponto de soldadura rompe-se como uma partícula de desgaste. O objectivo principal da lubrificação (para correntes ou qualquer outro dispositivo mecânico) é o de prover uma película de óleo eficaz entre as superfícies de contacto para assim prevenir o contacto directo entre metais. Os pinos das correntes podem ter este tipo de desgaste quando a película de óleo não é adequada para suportar a carga ou se, por algum motivo, o deixa de fazer. Claro que a intensidade do desgaste depende do grau e duração do contacto entre metais. O funcionamento por períodos muito curtos sob condições severas, ou a velocidades muito altas podem causar um desgaste incipiente ou moderado. Este tipo de desgaste pode não ter um efeito apreciável na vida da corrente e a condição pode não agravar se forem tomadas precauções para evitar que volte a ocorrer. Formas mais severas de desgaste podem ser observadas qundo as correntes com cargas muito pesadas funcionam a velocidades muito altas ou muito baixas. A alta velocidade o desgaste do pino pode ocorrer devido a um tempo insufi- ciente entre os ciclos de carga para que se forme uma película adequada de óleo. A baixa velocidade as elevadas pressões podem retirar o lubrificante das juntas e mantendo a carga pesada evita que se volte a formar a película entre as superfícies de contacto. Alterações na carga e/ou na velocidade muitas vezes permite que o lubrificante funcione eficazmente reduzindo a tendência para o desgaste dos pinos. Nalguns casos podem ser usados melhores métodos de lubrificação. 07 A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es Desgaste do pino - devido a uma película inadequada de óleo entre as superfícies de contacto Intensidade do desgaste Incipiente Moderado Forte Severo 08 D E M A N U TE N Ç Ã O D E T M IS S Õ E S A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es Noutras páginas, notámos que os pinos da corrente (dependendo da situação) podem: desgastar, romper, desgastar por aderência, corroer ou dobrar. Noutras circunstâncias, muito pouco comuns, um pino de corrente pode partir. Se um pino parte, normalmente é devido a uma sobrecarga severa repentina e anormal. Obstruções acidentais podem ser uma causa provável. No caso dos pinos das ilustrações, foi imposta uma carga severa de impacto a uma transmissão que estava sobrecarregada causando o corte dos pinos. O corte dos pinos caracteriza-se por uma superfície de corte redonda e razoavelmente lisa conforme mostrado nas fotos à direita. O corte ocorre nos pontos indicados no esquema acima. Já que o corte do pino se deve a condições anormais de carga, a causa pode ser normalmente determinada. Podem ser tomadas medidas preventivas para evitar que voltem a ocorrer. Corte do pino - devido a sobrecarga repentina ou excessiva Planos de corte A flexão do pino resulta normalmente de uma sobrecarga repentina e suficiente para causar uma deformação permanente mas não suficientemente pesada para cortar o pino. Esta condição verifica-se quando uma corrente funcionou além da sua capacidade. Também se verifica em correntes transportadoras excessivamente carregadas quando se adiciona uma carga de choque repentina excedendo a capacidade normal de trabalho. Em situações como esta, podem ser tomadas medidas correctivas para reduzir tanto a severidade da carga como a possibilidade de sobrecargas. Os pinos de correntes transportadoras expostas a temperaturas elevadas podem deformar-se se existirem cargas pesadas. Esta tendência pode ser eliminada se se evitar que a corrente esteja em contacto directo com o calor. Normalmente são usadas protecções de arrefecimento a água ou correntes em liga resistente ao calor. Os pinos dobrados têm como resultado a perca de uniformidade da corrente e o desalinhamento da articulação. Estas condições podem aumentar o esforço da corrente e aumentar a rapidez do desgaste dos dentes dos carretos. Consequentemente, ao corrigir a causa da flexão dos pinos é aconselhável substituir os pinos dobrados ou toda a corrente. 09 A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es Flexão do pino - devido a sobrecarga 10 V E R IF IC A Ç Ã O D E M A N U TE N Ç Ã O D E T R A N S M IS S Õ E S A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es A erosão nas superfícies de contacto da corrente pode ocorrer quando a corrente maneja materiais abrasivos ou corrosivos na presença de água. O grau e rapidez da erosão dependem da severidade das condições, e muito poucas vezes alcançam o caso extremo que se ilustra acima. A erosão é um processo contínuo onde as impurezas abrasivas e a água se combinam para, literalmente, lavar as partículas de aço das superfícies em contacto. Esta acção erosiva reduz gradualmente as áreas da secção de corte dos pinos e das buchas, bem como a sua capacidade de carga. Alguns revestimentos de protecção podem ser eficazes para retardar o ataque corrosivo e desgaste por abrasão. Nalguns casos, os pinos e as buchas de aço inoxidável podem ser eficazes para combater a erosão. Algumas vezes pode ser possível reduzir o grau de acidez, para além de prover uma capa protectora nas partes da articulação. Uma avaliação a fundo de cada factor que contribui para a erosão indicará a medida correctiva mais prática para aumentar a vida da corrente. Erosão do pino e da bucha - devido a água, materiais abrasivos e corrosivos Erosão Pino Bucha Erosão Picadas Secção de uma bucha com erosão Picadas por corrosão Erosão 11 A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es Erosão do pino e da bucha - devido a materiais secos, fluidos e abrasivos As superfícies de desgaste na articulação também podem sofrer erosão quando são manejados materiais secos que actuam como fluidos quando estão em contacto com a corrente. Este tipo de desgaste é comum em elevadores que transportam cimento; se a zona inferior do elevador for inundada de material chama-se erosão por cavitação seca. A sua severidade depende da quantidade de material e o tempo que permanece inundado. A aparência da superfície desgastada é usualmente muito irregular e uma vez que os canais e cavidades de desgaste estejam definidos o ritmo do desgaste tende a acelerar. Nota: a Rexnord oferece correntes com articulações seladas que foram concebidas para aumentar a vida da corrente quando há desgaste por erosão húmida ou seca nos pinos da corrente. 12 A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es Aderência da articulação - devido a corrosão, desgaste ou acumulação de materiais dentro da articulação As articulações são susceptíveis a aderir (ou unir) se as superfícies de contacto estão excessivamente corroídas ou existe demasiado desgaste por aderência, ou se as folgas entre as partes da articulação estão cheias com material que tende a endurecer. Em casos moderados os componentes da articulação podem partir quando a corrente articula sobre o carreto. No caso em que a articulação esteja gripada poderá ocorrer falha por torção do pino ou os furos das placas lateraispodem fracturar-se. Um revestimento protector é muito útil para prevenir a oxidação e uma possível adesão quando as correntes são submetidas a funcionamento intermitente ou quando estão sem uso durante longos períodos. Nestes casos, o funcionamento ocasional durante os períodos sem uso reduzirá substancialmente a probabilidade de adesão. Em casos graves, é preferível que os pinos e buchas sejam resistentes à corrosão. Igualmente, um lubrificante retarda a penetração na articulação do material que tende a acumular e endurecer. Algumas correntes maiores podem estar equipadas com pinos que tenham copos de lubrificação para lubrificação à pressão para que o material estranho possa ser removido da articulação. Noutros casos, o método preferido para prolongar a vida da corrente pode ser a remoção por meio duma limpeza a fundo e de relubrificação cuidadosa. As articulações também podem gripar devido a aderência por microssoldaduras entre as superfícies de contacto quando as correntes funcionam além do seu limite de velocidade. As causas deste problema e as medidas de prevenção que podem ser tomadas são discutidas na página 7. Acumulação de material na ligação entre a bucha e o pino Quebra torcional Pino 13 A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es Fadiga nos furos das placas - devido a cargas cíclicas severas Ocorre fadiga nas placas laterais quando a frequência e a magnitude do ciclo de esforços aplicados devido à carga provocam que o material da placa lateral alcance o limite da sua vida de fadiga antes que a corrente esteja gasta. A falha devido à fadiga do material normalmente começa com uma pequeníssima fenda na orla do furo da placa. Com a repetição das cargas cíclicas, a fenda progride gradualmente até que a placa lateral está suficientemente debilitada para permitir a fractura completa. Consequentemente, a fractura devido a fadiga caracteriza-se por uma série de marcas concêntricas curvilíneas numa área que tem a aparência de uma fractura frágil. Ás vezes é possível reduzir a magnitude da carga na corrente; porém, é necessária uma análise mais profunda de todas as condições operacionais para encontrar uma solução eficaz. Fractura por fadiga 14 A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es Fadiga do pino - devido a sobrecargas severas As quebras por fadiga dos pinos são resultado de cargas que excedem a capacidade de carga da corrente ou devido a um contacto incorrecto com os carretos, como é o caso de uma corrente que salta os dentes. A aplicação de uma só carga alta pode causar uma fenda na superfície do pino, a qual progride como fenda de fadiga através da sua secção durante o funcionamento a cargas normais. A fadiga dos pinos pode ser evitada eliminando a causa destas sobrecargas extremas. 15 A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es Fadiga da bucha - devido a sobrecargas severas As quebras por fadiga das buchas ocorrem em resultado de sobrecargas. A fenda origina-se num ponto na superfície interior da bucha e evolui longitudinalmente ou circunferencialmente até que se parte totalmente. As quebras podem ser evitadas eliminando as sobrecargas, aumentando o tamanho dos carretos e mudando os carretos que estejam demasiado gastos ou tenham um diâmetro inferior muito grande (cava do dente). 16 A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es Fadiga do rolo - devido a cargas de impacto severas Ocorrem impactos de certa magnitude quando os rolos da corrente fazem contacto com os dentes do carreto. Se as condições de funcionamento envolvem cargas pesadas e altas velocidades, o choque durante o contacto pode ser grave. Às vezes o impacto é tão forte que produz esforços elevados na superfície dos rolos. Sob estes impactos repetidos os esforços podem provocar fendas de fadiga. Finalmente, os rolos podem partir devido a fadiga do metal. A fadiga dos rolos pode ser evitada reduzindo a carga e/ou a velocidade. 17 A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es Rolos ou buchas esmagados - devido a elevadas concentrações de carga Devido ao alongamento do passo, uma corrente muito gasta não engrena correctamente no seu carreto. Como mostra a figura acima, alguns dos rolos (ou buchas) podem estar em contacto com a ponta dos dentes. Isto pode impor grandes cargas, o suficiente para moer os rolos ou buchas. Quando se observar este tipo de contacto, deve-se substituir a corrente para evitar que o carreto se danifique. Também pode ocorrer contacto inadequado quando uma corrente nova funciona com carretos gastos. Os rolos podem ser moídos da mesma forma. Se se deseja uma vida útil longa, devem-se substituir os carretos muito gastos ao mesmo tempo que se substitui a corrente. Os rolos também podem ser moídos se pedras ou outros materiais duros se acumulam ou ficam presos na cavidade entre os dentes da engrenagem. Quando a corrente funciona próximo de lodo, pedras, etc., podem ser usados carretos com os dentes chanfrados por forma a proteger o rolo de uma pressão excessiva e consequentes danos. Estes chanfros estão localizados abaixo e de cada lado das cavas dos dentes e fornecem um modo de escape de partículas estranhas que podem ser expulsas pelo rolo quando engrena no carreto.Uma sobrecarga excessiva, devido a um encravamento acidental, também pode moer os rolos ou as buchas. Nestes casos, podem ser tomadas medidas de precaução para evitar que volte a ocorrer o mesmo acidente. Carreto com chanfros para escoamento 18 A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es Desgaste dos elos - devido a escorregamento entre o carreto de tracção e a corrente Para elevadores de alcatruzes e outras aplicações, podem ser usadas rodas de tracção de baixo custo em vez de carretos. Porém, deve existir uma força de tracção adequada entre a corrente e a roda mandante para um funcionamento eficaz. O elo mostrado à direita foi usado num elevador que transportava um material duro e abrasivo. O desgaste excessivo mostrado neste elo foi causado por escorregamento da roda durante períodos de carga excessiva. Durante este tempo as forças de tracção não eram suficientes para movimentar a corrente eficazmente. Pode-se esperar que estas sobrecargas causem escorregamento entre a corrente e as rodas de tracção. Frequentemente, o escorregamento da corrente num elevador de alcatruzes pode ser corrigido através de uma alimentação uniforme e regulada. Deve-se ter o cuidado de manter o ajuste apropriado do tensor e evitar sobrecarregar a corrente com muita tensão. Muitas vezes, a melhor maneira de corrigir o escorregamento é alterando as rodas de tracção por carretos já que estes dão um melhor contacto com a corrente. 19 A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es Desgaste dos elos - devido a abrasão e grandes cargas descendentes O tipo de desgaste ilustrado é geralmente observado em correntes usadas em transportadores compridos e sobrecarregados onde a corrente desliza enquanto transporta materiais abrasivos. Sob estas condições, espera-se que ocorra desgaste do elo; porém, podem ser tomadas medidas que aumentarão a vida da corrente reduzindo a rapidez do desgaste. Por exemplo, os carris do transportador podem ser lubrificados para reduzir a fricção. Ou, quando os carris se gastam e ficam ásperos, a melhor forma de aumentar a vida da corrente é substituir os carris. A distribuição de carga sobre uma maior área pode ser muito eficaz para diminuir o desgaste. Algumas correntes estão disponíveis com sapatas de desgaste para este propósito(ver a corrente à direita). As correntes também podem ser fornecidas com placas laterais endurecidas por indução nas superfícies de escorregamento. Se o espaço permitir, a melhor alternativa é distribuir a carga entre duas ou mais fiadas de corrente. 20 A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es Desgaste anormal da corrente, carretos e perfis - devido a desalinhamento Padrões de desgaste invulgares na corrente podem indicar desalinhamento que pode causar danos graves na corrente. Os tipos mais comuns de desalinhamento são: - veios não paralelos - carretos desalinhados entre si - secções de perfis de guia não alinhados. Sob algumas condições de desalinhamento, um lado da placa lateral é sobrecarregado; noutras condições, a corrente é obrigada a torcer-se ou dobrar-se quando se move de um carreto para o outro. Esta carga não equilibrada pode causar desgaste do pino por aderência (microssoldaduras), rotura das placas laterais e um desgaste prematuro. A fotografia acima mostra este tipo de desgaste causado por desalinhamento. Pode-se notar o aumento da severidade da aderência no sentido da extremidade dos pinos onde era maior a sobrecarga. O desalinhamento também pode causar raspaduras entre as placas laterais ou entre as placas e os dentes dos carretos, como é mostrado no elo interior da fotografia acima. Este tipo de acção causa desgaste lateral, aumenta as forças de fricção e, nalguns casos, a perca do ajuste adequado entre os componentes da corrente. Perfis desalinhados causam um desgaste desigual da corrente. A curvatura (convexidade) resultante induz a tendência para que a corrente siga junto a um lado do perfil (ou canal). Isto pode aumentar as cargas de fricção e causar danos nos perfis e nas extremidades dos pinos. Desgaste lateral Aderência Raspadura 21 A ná lis e de d an os e m c or re nt es - C au sa s e so lu çõ es Alongamento (esticamento) da corrente - devido a tensões de sobrecarga Este tipo de alongamento deve-se a deformações plásticas quando o material das placas laterais sofreram cargas que excedem o limite elástico, porém sem exceder o ponto máximo de resistência à rotura. Por conseguinte, as placas laterais esticam permanentemente mas sem partir. Se o alongamento do passo é excessivo, a corrente não engrenará devidamente no carreto. Muitas vezes, também, outras cargas excessivas causarão danos adicionais como buchas fracturadas, rolos moídos, pinos dobrados, ou a perca de ajuste entre as partes, o que pode resultar em falha prematura. O alongamento devido a cargas excessivas resulta quando o equipamento é forçado a funcionar além da sua capacidade, como quando existem bloqueios acidentais ou outras causas similares. O efeito deste tipo de sobrecargas é ilustrado acima. Podem ser tomadas medidas correctivas para evitar que se repita este tipo de sobrecarga. Às vezes pode ser usado um dispositivo que absorva impactos, para que estas cargas excessivas não sejam transmitidas à corrente. Área de alongamento Análise de danos em correntes Rexnord Lubrificação 09.12.2005.pdf Untitled