Análise de Falhas e Solução de Problemas

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ANÁLISE DE FALHA E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS
JOSÉ JUNIO URBANO
CREA-PE: 046077
INTRODUÇÃO
FALHAS EM EQUIPAMENTOS COSTUMAM CAUSAR:
Elevado custo de manutenção de equipamentos
Comprometimento da lucratividade
Acidentes
Agressões ambientais
INTRODUÇÃO
SISTEMA MODERNO DE GERENCIAMENTO DE EQUIPAMENTOS:
Otimização de projetos e especificação de compras
Testes de recebimento
Padrões de armazenamento e instalação
Procedimentos de operação e manutenção
CAUSAS FUNDAMENTAIS DAS FALHAS
FALHA DE COMPONENTE
Diz-se que um componente de um equipamento falhou quando ele não é mais capaz de executar a sua função com segurança.
FALHA PREMATURA
Quando o defeito ocorre dentro do período de vida útil do componente. Essa vida útil deve ser definida como critério de projeto e associada a um modo de falha específico.
Defeitos oriundos de outros modos de falhas devem ser tratados como anormalidades.
Exemplo:
Falha em rolamentos causada por fadiga superficial (falha específica).
Eixos e parafusos são projetados para uma vida útil indefinida.
CAUSAS FUNDAMENTAIS DAS FALHAS
A análise de falha deve determinar os fatores que impediram o componente cumprir todas as etapas da sua vida útil e obter informações que permita bloquear a repetição do problema.
CAUSAS FUNDAMENTAIS DAS FALHAS
FALHAS DE PROJETO
São as falhas oriundas da existência de detalhes de projeto sujeitos a problemas. Esses defeitos nascem com o desenho do equipamento.
Entalhes mecânicos: uma peça sujeita a esforços cíclicos pode sofrer uma fratura por fadiga se houver algum entalhe de pequeno raio (concentração de tensões).
CAUSAS FUNDAMENTAIS DAS FALHAS
FALHAS DE PROJETO
Mudanças de projeto: mudanças no projeto sem a análise devida levam ao mau funcionamento de equipamentos que antes não apresentavam problemas. Exemplo: Instalação de selos mecânicos em bombas projetadas para trabalhar com gaxetas.
CAUSAS FUNDAMENTAIS DAS FALHAS
FALHAS DE PROJETO
Critério de projeto inadequado: fatores não previstos podem levar um componente mecânico a falhar. Exemplo: corrosão.
CAUSAS FUNDAMENTAIS DAS FALHAS
FALHAS NA SELEÇÃO DE MATERIAIS
São falhas relacionadas com a incompatibilidade das propriedades do material com as necessidades do serviço.
Especificação de material estrutural: material com alta resistência à tração pode apresentar baixa tenacidade, levando à ocorrência de trincas.
Critério para seleção de materiais: em ambientes corrosivos a resistência à fadiga é fortemente reduzida.
Solicitações não previstas podem levar um componente a sofrer falha.
CAUSAS FUNDAMENTAIS DAS FALHAS
FALHAS NA SELEÇÃO DE MATERIAIS
Esse tipo de falha são evitáveis pela simples modificação do material da peça.
CAUSAS FUNDAMENTAIS DAS FALHAS
FALHAS DEVIDO À IMPERFEIÇOES NO MATERIAL
Defeitos internos e externos reduzem a resistência mecânica das peças e servem como caminhos preferenciais para propagação de trincas ou proporcionam locais para o início de corrosão localizada.
Exemplos de imperfeições relacionadas ao processo de fabricação:
Peças fundidas: inclusões, gotas frias, vazios e porosidades.
CAUSAS FUNDAMENTAIS DAS FALHAS
FALHAS DEVIDO À IMPERFEIÇOES NO MATERIAL
Exemplos de imperfeições relacionadas ao processo de fabricação:
Forjados: dobras, emendas e contração.
Laminados: dupla laminação.
CAUSAS FUNDAMENTAIS DAS FALHAS
FALHAS DEVIDO À DEFICIÊNCIAS DE FABRICAÇÃO
São falhas no processamento do material durante a fabricação dos componentes ou dos equipamentos. É difícil distinguir entre falhas de material e falhas durante a fabricação do equipamento.
Exemplos:
Conformação à frio produz alta tensões residuais.
Usinagem com frequência pode gerar concentradores de tensões em entalhes.
Tratamento térmico inadequado
Soldagem
CAUSAS FUNDAMENTAIS DAS FALHAS
FALHAS DEVIDO À ERROS DE MONTAGEM E DE INSTALAÇÃO
Estão ligados ao erro humano, sendo muito frequentes.
Exemplos:
Montagem de rolamentos
Ajuste na folga de peças móveis
Eixos desalinhados
Tubulações que exercem esforços excessivos nos bocais do equipamento 
Esses erros podem ser evitados por meio de elaboração de bons procedimentos, treinamentos e auditorias.
CAUSAS FUNDAMENTAIS DAS FALHAS
FALHAS DEVIDO À CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO OU MANUTENÇÃO INADEQUADAS
A operação do equipamento em condições severas de velocidade, carga, temperatura, pressão ou sem monitoramento contribui para falhas em serviço.
Exemplo:
Partida e parada do equipamento
Manutenção inadequada
Erros de operação
A PRÁTICA DA ANÁLISE DE FALHAS
OBJETIVOS DA ANÁLISE DE FALHAS
Aumentar a confiabilidade operacional da planta, que é atingida aumentando-se a disponibilidade dos equipamentos.
Reduzir os custos da manutenção.
Reduzir os riscos de acidentes pessoais ou com equipamentos e de agressão ambiental.
A PRÁTICA DA ANÁLISE DE FALHAS
OBJETIVOS DA ANÁLISE DE FALHAS
A investigação deve determinar as causas básicas da falha.
Essa informação deve ser utilizada para permitir a introdução de ações corretivas que impeçam a repetição do problema.
Analisar uma falha é interpretar as características de um sistema ou componente deteriorado para determinar porque ele não mais executa sua função com segurança.
A PRÁTICA DA ANÁLISE DE FALHAS
PROFUNDIDADE DA ANÁLISE
As consequências efetivas ou potenciais da falha vão determinar a profundidade da análise. As vezes não se justifica fazer uma análise completa de uma falha devido ao tempo e dinheiro gasto com isso.
Sistemática recomendada:
Para falhas não repetitivas que não resultam em perdas de produção ou riscos de acidentes, a análise deve ser executada pela pessoa encarregada de consertar o equipamento e o seu supervisor. (Análise Simplificada)
Para falhas repetitivas que resultam em perda de produção ou que causem riscos de acidentes, o processo de análise de falha deve ser mais detalhado. Assim, a análise da falha deve ser feita por um grupo em que haja, no mínimo, um especialista em manutenção do equipamento, um operador do equipamento e um representante técnico ou engenheiro da área. (Análise Completa)
A PRÁTICA DA ANÁLISE DE FALHAS
5 WHY
Esse processo consiste em perguntar 5 a 6 vezes qual seria a causa do problema. A causa básica do problema provavelmente estará próxima da 5ª ou 6ª resposta.
Assim é possível definir uma ação corretiva, fazer as modificações necessárias e monitorar os resultados.
A última fase é a comunicação dos resultados para toda a organização.
A PRÁTICA DA ANÁLISE DE FALHAS
5 WHY
A PRÁTICA DA ANÁLISE DE FALHAS
5 WHY
A PRÁTICA DA ANÁLISE DE FALHAS
ANÁLISE COMPLETA
É uma extensão dos 5 WHY consistindo num aprofundamento da análise e deve ser efetuada por um time multidisciplinar. Esse time deve conter, no mínimo, uma pessoa da manutenção, uma da operação e uma da engenharia (podendo variar em função do tipo do problema).
Etapas:
Levantamento de dados: análise de peças que falharam, históricos de manutenção, dados de operação, depoimento de operadores, etc.
Organização de dados: organização em ordem cronológica.
Análise dos dados (ver tabela a seguir)
Implementação de melhorias e relatórios
A PRÁTICA DA ANÁLISE DE FALHAS
ANÁLISE COMPLETA
A PRÁTICA DA ANÁLISE DE FALHAS
ESTÁGIOS DA ANÁLISE
Fundamentos básicos de análise de falhas de máquinas:
A aparência da superfície danificada nos diz muito sobre o modo de falha.
A velocidade das reações químicas dobra a cada 10°C de aumento de temperatura.
A sequência dos eventos que levaram á falha deve ser compatível com o funcionamento do mecanismo que falhou.
O modo de falha de cada componente individual do mecanismo vai dizer muito sobre o modo de falha do conjunto.
A PRÁTICA DA ANÁLISE DE FALHAS
COLETA DE DADOS
A análise das falhas dos componentes ficam mais fácil se conhecermos a sua história, desde seu projeto efabricação até a instalação e operação, incluindo as condições que levaram à falha.
Coleta de dados relativos a:
Projeto: cargas e tensões atuantes, folgas acabamentos, dureza, etc.
Fabricação da peça: propriedades mecânicas, processo de fabricação (conformação, soldagem, tratamento térmico, etc.).
Histórico operacional: ambiente onde a peça trabalhava, detalhes dos carregamentos atuantes, temperaturas, detalhes de dados operacionais (vazões, pressões, temperaturas, etc.).
Histórico de manutenção e de vibração: análise de falhas anteriores, relatórios de serviços executados, etc.
Registros fotográficos: registro preciso da falha, para necessidades futuras.
A PRÁTICA DA ANÁLISE DE FALHAS
COLETA DE DADOS
Seleção das amostras: selecionar as amostras para análise. Sempre dever ser escolhida uma amostra que represente a falha.
Condições anormais: determinar se ocorreram condições anormais de operação que possam ter contribuído para a falha.
Descrição do funcionamento do mecanismo envolvido na falha: incluindo dimensões, interação entre as peças, folgas, funcionamento do conjunto, etc.
A PRÁTICA DA ANÁLISE DE FALHAS
TESTES E INSPEÇÕES
As peças danificadas devem ser submetidas a uma rigorosa inspeção visual antes de qualquer limpeza. Resíduos podem ser importantes para a determinação do modo de falha.
Faces de fraturas devem ser protegidas contra corrosão.
Resíduos não podem ser descartados.
A disposição dos componentes danificados deve ser preservada.
A PRÁTICA DA ANÁLISE DE FALHAS
TESTES E INSPEÇÕES
Etapas a serem seguidas:
Inspeção visual e fotografias: atenção para as faces de fraturas e a regiões desgastadas ou corroídas. Mudança de textura ou cor.
Testes não destrutivos: utilizados para determinar outros a existência de outros mecanismos de falha além dos observados a olho nu.
Testes mecânicos: medição de dureza do material, teste de tração e impacto.
Análises químicas do material: a origem dos resíduos pode dizer muito sobre a causa da falha.
Reconstituição da sequência dos eventos: eventos que levaram a falha (para a análise de falha de mecanismos).
A PRÁTICA DA ANÁLISE DE FALHAS
DETERMINAÇÃO DO MODO DE FALHA E DA CAUSA BÁSICA
É o último estágio da análise antes da definição das ações corretivas.
As análises das causas da falha é somente o primeiro passo para definir a causa básica do problema.
A PRÁTICA DA ANÁLISE DE FALHAS
CUIDADOS ESPECIAIS NECESSÁRIOS PARA UMA ANÁLISE BEM SUCEDIDA
Manter o foco no primeiro componente a falhar:
Na maioria dos casos, apenas os eventos que iniciaram a falha nos interessam, todos os demais são consequências.
Atenção à todos os destroços da máquina, pois pode indicar onde o problema começou.
Procurar por pontos fracos ou modos de falha ocultos:
Acontecem com componentes que não funcionam o tempo todo, só sendo percebido quando o componente é solicitado (válvulas de segurança, por exemplo).
Procurar por mais de uma causa básica:
Em alguns casos pode existir mais de uma causa básica para a falha.
Caso alguma causa básica não seja encontrada, a implementação de medidas preventivas não serão empregadas para as mesmas.
A PRÁTICA DA ANÁLISE DE FALHAS
CUIDADOS ESPECIAIS NECESSÁRIOS PARA UMA ANÁLISE BEM SUCEDIDA
Desenvolver um banco de dados de análise de falhas e de histórico de manutenção:
Nossa memória é limitada e falha, o que resulta na necessidade de um banco de dados computacional.
Descobrir por que algumas máquinas não falham:
Se temos máquinas similares operando em serviços similares, mas só uma delas apresenta alta confiabilidade, basta descobrir qual é a diferença entre elas para descobrir como resolver o problema da máquina de baixa confiabilidade.
Podem ser encontradas diferenças de projeto, de instalação, de métodos de operação ou manutenção.
A PRÁTICA DA ANÁLISE DE FALHAS
RELATÓRIO E BANCO DE DADOS
É necessário registrar o que foi feito. De modo geral, toadas as informações devem estar em um banco de dados computadorizado, que deve no mínimo:
Registrar todos os equipamentos instalados na planta (identificação, unidade, fabricante, modelo, potência, temperatura de operação, tipo de equipamento, etc.).
Registrar todas as intervenções de manutenção realizadas em cada um dos equipamentos, listando para cada uma delas o sintoma observado (vazamento, vibração excessiva, ruídos, etc.), o primeiro componente a falhar, o modo de falha (trincas, sujeiras, etc.), a causa da falha, a solução adotada (substituição do componente, recuperação, modificação de projeto, etc.), a quantidade de homens-hora gastos no serviço, o executante e datas de início e fim dos serviços.
A PRÁTICA DA ANÁLISE DE FALHAS
RELATÓRIO E BANCO DE DADOS
É necessário registrar o que foi feito. De modo geral, toadas as informações devem estar em um banco de dados computadorizado, que deve no mínimo:
Emitir relatórios estatísticos com base nos dados recolhidos (equipamentos com menor tempo médio entre falhas, sintomas mais frequentes, modos de falha predominantes para cada sintoma observado, componentes que apresentam maior taxa de falhas, etc.).
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS
Os ensaios destrutivos são os mais utilizados para determinar ou verificar as propriedades dos materiais. 
São também adequados para medir a capacidade dos materiais de suportar esforço de uma peça.
Ensaios destrutivos são ensaios mecânicos que necessitam de procedimentos que provocam inutilidade nos materiais ou nos corpos de prova, mesmo que o dano seja pequeno.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE TRAÇÃO
O ensaio de tração consiste na aplicação de uma força, que, ao agir sobre uma superfície de um corpo sólido provoca uma deformação na direção do esforço produzindo uma pressão.
Há uma relação entre tensão aplicada (carga sobre área da secção transversal da peça) e a deformação resultante.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE TRAÇÃO
Corpo de prova
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE TRAÇÃO
Lei de Hooke
O aumento do comprimento de uma barra, quando tracionada, é linearmente proporcional à força de tração aplicada. A Lei de Hooke estabelece essa relação direta entre tensão e deformação.
Módulo de elasticidade
O módulo de elasticidade é uma característica que mostra o quanto um material resiste à deformação elástica.
Aumentando a temperatura, diminui o módulo de elasticidade do material que mais aquecido, fica com menor resistência à deformação elástica, ocasionando com maior facilidade, deformações plásticas.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE TRAÇÃO
Diagrama tensão-deformação
O gráfico da tensão-deformação mostra duas regiões que estão relacionadas ao regime de deformação elástica ou plástica.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE TRAÇÃO
Diagrama tensão-deformação
O gráfico da tensão-deformação mostra duas regiões que estão relacionadas ao regime de deformação elástica ou plástica.
A primeira é chamada de proporcional em que há relação direta (linear) entre o esforço aplicado e o alongamento verificado no material. 
A deformação ocasionada pela aplicação de uma carga é temporária. Quando cessa a força, o material retorna ao estado dimensional inicial. Nessa parte da deformação, regime elástico, vale a Lei de Hooke.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE TRAÇÃO
Diagrama tensão-deformação
A segunda, em que a linearidade do gráfico não é mais verificada é a região de deformação plástica, onde a Lei de Hooke não mais pode ser aplicada.
Aqui a deformação não é mais temporária, mas definitiva, cessada a força não há retorno a dimensões iniciais.
É sinal de que o material está no regime plástico e pode entrar em ruptura.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NAANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE TRAÇÃO
Diagrama tensão-deformação
O limite de elasticidade é o valor de carga máximo que pode suportar o material sem apresentar deformação permanente.
O limite de resistência à tração é o valor de tensão máxima que o material suporta. É relação entre a carga aplicada pela área da secção transversal do material ou corpo de prova.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE TRAÇÃO
Fraturas dos corpos de prova ensaiados a tração
Classificamos as fraturas, de modo macroscópico, em dúctil ou fibrosa e frágil ou cristalina, de acordo com a intensidade da deformação plástica que antecipa a fratura.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE FRATURA FRÁGIL
O ensaio é baseado em um choque. Este impacto é caracterizado por fazer com que o corpo de prova se submeta a uma força brusca e repentina, a fim de rompê-lo. Este choque se caracteriza por uma transferência de energia muito rápida.
O ensaio determina a quantidade de energia que o corpo absorve quando submetido a um choque, a tenacidade do material, assim como o comportamento do material de maneira frágil.
O método é o do golpe que utiliza a máquina chamada martelo pendular.
O peso em oscilação chamado martelo é elevado até uma altura inicial. Ao cair, absorve energia e rompe o corpo de prova, continuando a sua trajetória até uma altura inferior à de partida. 
A diferença de altura entre as posições inicial e final se deve à perda de energia, e esta é a energia que foi absorvida pelo corpo para romper.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE FRATURA FRÁGIL
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE FRATURA FRÁGIL
Dois tipos de corpo de prova são utilizados nesse ensaio: Charpy e o Izod.
O Charpy tem um entalhe do tipo buraco de fechadura na face oposta ao choque.
O Izod tem um entalhe tipo V no mesmo lado do impacto.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE FRATURA FRÁGIL
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE FRATURA FRÁGIL
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE FRATURA FRÁGIL
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE FRATURA FRÁGIL
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE FRATURA FRÁGIL
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE FLEXÃO
No ensaio de flexão a informação mais importante é a indicação qualitativa da ductilidade do material.
A flexão do material provoca um efeito de tração e compressão nas fibras superiores e inferiores conforme o tipo de aplicação da força.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE DOBRAMENTO 
Atingido o ângulo de dobramento necessário, faz-se uma análise visual na peça, para verificar se a parte que sofreu tração apresenta trincas, fissuras ou rompeu antes de atingir o ângulo especificado, indicando, assim, que o material não atende às condições desejadas.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE FLEXÃO 
O ensaio de flexão é semelhante ao ensaio de dobramento.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE TORÇÃO 
O ensaio de torção é muito mais usado para assegurar qualidade do que para procurar falha.
Esse tipo de solicitação é comum em eixos e sistemas de transmissão de movimento.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIO DE TORÇÃO 
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS MECÂNICOS DE DUREZA
É por meio da dureza de um material que podemos identificar a sua resistência à ruptura, assim como a capacidade de deformar-se sob a ação de uma carga de tração ou compressão ou de outro esforço qualquer.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS MECÂNICOS DE DUREZA
A marca ou impressão que fica na superfície do material, produzida pelo penetrador, irá determinar o valor representativo da dureza, em função das suas dimensões (diâmetro e profundidade) e de acordo com o método empregado.
Os métodos de ensaio Rockwell e Brinell são os mais usados para verificar a dureza dos materiais pelo princípio da penetração.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS MECÂNICOS DE DUREZA
Ensaio de dureza Brinell
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS MECÂNICOS DE DUREZA
Ensaio de dureza Brinell
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS MECÂNICOS DE DUREZA
Ensaio de dureza Rockwell
O ensaio Rockwell tem princípio semelhante a do processo Brinell. Aplica-se sobre a peça ensaiada um penetrador com forma, carga e dimensões determinadas, no entanto, a dureza é dada por um número proporcional à profundidade de penetração.
É um ensaio que elimina algumas das desvantagens do método Brinell, por exemplo, o fato de um dos penetradores ter ponta de diamante que permite verificar a dureza de peças temperadas de alta dureza.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS MECÂNICOS DE DUREZA
Ensaio de dureza Rockwell
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS MECÂNICOS DE DUREZA
Ensaio de dureza Rockwell
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS MECÂNICOS DE DUREZA
Ensaio de dureza Rockwell
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS MECÂNICOS DE DUREZA
Ensaio de dureza Vickers
Permite uma escala de dureza contínua para uma mesma carga.
Esse ensaio possibilita verificar materiais de baixa dureza (mole) valor 5, até de alta dureza (duro) 1500, na escala de dureza Vickers.
O valor da dureza Vickers é dado pela relação entre a carga aplicada e a área de impressão no material. Nesse aspecto o ensaio é semelhante ao Brinell, porém, a impressão é na forma piramidal de base quadrada, enquanto a outra é esférica.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS MECÂNICOS DE DUREZA
Ensaio de dureza Vickers
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS
Esses ensaios são utilizados para detectar e avaliar falhas nos materiais. 
Geralmente, são caracterizadas por trincas, inclusões de materiais no cordão de solda ou ainda variações nas propriedades estruturais, que podem levar à perda da resistência e posteriormente à falha do material.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS
Os ensaios não destrutivos são usados para inspeção e também para o monitoramento das condições de operação das máquinas. A grande vantagem é o não descarte do material ou estrutura sob teste.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: EXAME VISUAL
É uma técnica simples para detectar não somente falhas na superfície ou distorções na estrutura, mas também o grau de acabamento e de formato de uma peça.
O resultado depende das condições de acesso ao local, do ambiente (iluminação) e, principalmente, da capacidade e da experiência da pessoa responsável.
A principal ferramenta utilizada no ensaio visual são os olhos, porém não apresentam boa precisão e variam muito entre as pessoas, portanto para auxiliar na análise são utilizadas lupas, microscópios, projetores óticos, gabaritos e comparadores.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: EXAME VISUAL 
A inspeção visual, apesar da sua simplicidade, utiliza avançada tecnologia e, para isso, requer profissionais capacitados. Apresenta como principal vantagem, simplicidade de operação e baixo custo operacional.
ENSAIOS E EXAMESTÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: PARTÍCULAS MAGNÉTICAS
Nesse ensaio observamos o campo magnético dos materiais ferromagnéticos que, pelo comportamento das partículas, pode-se identificar características dos materiais e a possibilidade de determinação de falhas.
Comportamento do campo magnético
As linhas de campo são o que determina o ensaio por partículas magnéticas. É possível visualizar essas linhas quando colocamos um ímã sob uma folha de papel e sobre esta, limalha de ferro, que é utilizada para visualizar as linhas de campo.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: PARTÍCULAS MAGNÉTICAS
Comportamento do campo magnético
Através deste princípio é possível detectar descontinuidades superficiais e subsuperficiais de até aproximadamente 3mm. 
Quando existe uma falha, ocorre uma repulsão das linhas de fluxo que é chamada campo de fuga. Nesse ponto de repulsão, ocorre a atração da limalha de ferro, o que mostra a descontinuidade.
Procedimentos:
Limpeza da peça
Magnetização da peça
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: PARTÍCULAS MAGNÉTICAS
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: LÍQUIDO PENETRANTE
Aplica-se, após a limpeza do material, uma camada de líquido penetrante na superfície a ser ensaiada, remove-se o excesso e, com o revelador, é possível identificar a região em que há penetração do líquido, indicando fissura no material.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: LÍQUIDO PENETRANTE
Vantagens: simplicidade de aplicação e interpretação dos resultados; baixo custo, não requer grande treinamento; podem revelar descontinuidades da ordem de 0,001 mm; não há limitação de tamanho ou forma da peça ensaiada.
Desvantagens: somente descontinuidades superficiais são identificadas; a geometria da peça pode dificultar a limpeza final; a superfície porosa ou absorvente dificulta a remoção do líquido.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: ULTRASSOM
O som se origina da vibração de um material, podendo ser agudo ou grave com frequências muito baixas, de 20 Hz (infrassom) ou com frequências muito altas, acima de 20 kHz (ultrassom).
As ondas utilizadas no ensaio de ultrassom utilizam frequências da ordem de 0,5 MHz a 25 MHz (500.000 Hz a 25.000.000 MHz) que são produzidas através de um transdutor.
Princípio básico de funcionamento
Consiste na emissão de uma onde mecânica por um transdutor (a), a partir do momento em que esta onda é emitida o aparelho começa a contar o tempo.
Ao incidir na descontinuidade ocorre uma reflexão da onda que retorna ao transdutor, e gera um sinal elétrico, que é processado e mostrado na tela do aparelho de análise, sendo a posição do eco proporcional ao caminho percorrido pelo som até a descontinuidade da peça.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: ULTRASSOM
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: ULTRASSOM
Métodos de inspeção
Técnica de impulso-eco ou pulso-eco: Utiliza um único transdutor acoplado a um dos lados do material. É possível verificar a dimensão, a localização e a profundidade da descontinuidade na peça.
Técnica de transparência: Um transdutor que emite e outro que recebe o sinal sonoro, acoplados perfeitamente e alinhados em lados opostos da peça. Serve para identificar a presença da falha e é indicada para peças de menor dimensão com acesso pelos dois lados.
Técnica de imersão: Transdutor de imersão à prova d’água para que a peça fique mergulhada no líquido, permitindo um acoplamento completo com variações de distância e de direção do feixe de som
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: ULTRASSOM
Vantagens e desvantagens
Boa sensibilidade na detecção de descontinuidades internas. Para isso não requer planos especiais de segurança e ou quaisquer acessórios para a sua execução.
Como principal limitação esse método exige forte investimento em treinamento do responsável pela realização da análise, a fim de que ele interprete de forma eficiente os resultados.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: CORRENTES PARASITAS
A variação do campo magnético gera, por indução eletromagnética, correntes que ao atravessarem uma massa metálica, aumentam a temperatura do corpo. Análise dessas correntes origina uma técnica de inspeção não destrutiva chamada de correntes parasitas.
É possível citar a capacidade de detectar falta de homogeneidade tais como trincas, deformações, inclusões, variações de espessura, medir espessura ou variação de espessura de camada de recobrimento, localizar variações associadas à condutividade do material, falta de homogeneidade em ligas, superaquecimento local e erros de tratamento.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: CORRENTES PARASITAS
Funcionamento
A corrente elétrica resultante do fluxo magnético vai afetar a impedância da bobina que a gerou. Com isso qualquer variação no fluxo das correntes parasitas atuantes em uma peça implica a variação dessa medida (impedância).
A possibilidade de variação dessa medida é utilizada como método de ensaio para identificar e localizar possíveis descontinuidades existentes em uma peça que está sujeita ao ensaio.
As possíveis falhas interferem no fluxo das correntes parasitas. Pela variação na medida de impedância da bobina de ensaio podemos analisar o tipo de defeito.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: CORRENTES PARASITAS
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: CORRENTES PARASITAS
Vantagens e desvantagens:
A grande limitação desse método de ensaio é o fato de que somente materiais eletricamente condutores podem ser inspecionados.
O alcance de penetração das correntes parasitas pode ser reduzido a milímetro nos materiais de maior condutividade, como é o caso do cobre, ligas de alumínio e outros.
Os materiais ferromagnéticos apresentam dificuldade maior para identificar e avaliar descontinuidades devido à variação de permeabilidade magnética.
A qualidade da inspeção também depende do conhecimento que o operador possui do ensaio, além da necessidade de seguir padrões para calibrar o aparelho.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: RADIOGRAFIA
O princípio básico de funcionamento consiste em emitir os raios (X ou gama), sendo que uma parte é absorvida pelo material e a outra parte irá atravessá-lo sensibilizando o filme e produzindo uma imagem. 
O ensaio que utiliza raios X é chamado de radiografia, e o ensaio que utiliza raios gama é chamado de gamagrafia.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: RADIOGRAFIA
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: RADIOGRAFIA
A importância do ensaio de radiografia está no fato de detectar falhas em equipamentos que exigem alta confiabilidade, como gasodutos transportando óleo à alta pressão, caldeiras de vapor e equipamentos de refinaria.
A radiografia é um método capaz também de detectar com boa sensibilidade defeitos volumétricos.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: EMISSÃO ACÚSTICA
O método é baseado na detecção de ondas acústicas emitidas por um material quando sujeito a uma força ou deformação.
Qualquer falha (trinca, descontinuidade ou defeito) altera o perfil de propagação da onda acústica. Esse fato localiza a imperfeição.
Uma descontinuidade submetida a uma solicitação térmica ou mecânica,emite ondas que podem ser analisadas para identificar e localizar a falha. Uma área que contém defeitos é uma área de concentração de tensões.
Quando estimulada por esforço externo, origina uma redistribuição das tensões, que ocorre com a liberação de ondas de tensão (mecânica). Essas ondas são captadas através de transdutores piezoelétricos e transformadas em sinais elétricos.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: EMISSÃO ACÚSTICA
A condição necessária para esse ensaio é que o material ou equipamento a ser ensaiado seja solicitado térmica ou mecanicamente para que possa ativar as fontes de emissão de ondas características dos defeitos.
O ensaio não identifica as falhas ou descontinuidades que não interferem na estrutura da peça, assim como também não indica a sua morfologia ou dimensão.
Há, portanto, a necessidade de ensaios complementares de ultrassom e partículas magnéticas. A combinação desses ensaios é boa alternativa de avaliação da integridade de um equipamento.
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: EMISSÃO ACÚSTICA
ENSAIOS E EXAMES TÍPICOS UTILIZADOS NA ANÁLISE DE FALHAS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: EMISSÃO ACÚSTICA
Benefícios
Redução das áreas de inspeção e consequentemente do tempo de ensaio.
Detecção e localização de descontinuidades significativas para as condições de carregamento estrutural durante o próprio ensaio.
Avaliação de locais com geometrias complexas, com dificuldades de utilização de outros Ensaio Não Destrutivo (END).
Realização do ensaio em operação ou durante resfriamento da unidade.
MECANISMOS DE FALHAS
FRATURAS DÚCTEIS E FRÁGEIS
O conhecimento das falhas é uma ferramenta importante para compreender o mecanismo que falhou em um equipamento. 
Analisar as causas disso pode ser o diagnóstico para evitar outras falhas e defeitos mais complexos de funcionamento.
As falhas por fraturas em metais podem ocorrer basicamente de duas formas:
Fratura frágil
Fratura dúctil
MECANISMOS DE FALHAS
FRATURAS DÚCTEIS E FRÁGEIS
Fratura dúctil
A fratura dúctil é acompanhada de uma deformação plástica significativa e de um estricção da secção transversal da peça.
A redução da secção no momento de aplicação da força é causada pelo escorregamento dos planos cristalinos em virtude das tensões de cisalhamento.
A fratura dúctil apresenta, em geral, três zonas distintas:
Zona fibrosa – corresponde ao início da fratura.
Zona radial – corresponde à região de propagação instável da fratura, com aparência rugosa.
Zona de cisalhamento – inclinada 45° em relação ao eixo de tração.
MECANISMOS DE FALHAS
FRATURAS DÚCTEIS E FRÁGEIS
Fratura dúctil
MECANISMOS DE FALHAS
FRATURAS DÚCTEIS E FRÁGEIS
Fratura dúctil
A ruptura de um material metálico por fratura dúctil ocorre segundo o mecanismo mostrado.
O esforço de tração produz uma estricção, redução da secção transversal do corpo de prova.
A orientação direcional do esforço principal forma pequenos vazios na estrutura cristalina; a união dessas cavidades por coalescimento origina as trincas ou fissuras que se propagam em ângulos de 45º em relação ao esforço, até a ruptura final.
MECANISMOS DE FALHAS
FRATURAS DÚCTEIS E FRÁGEIS
Fratura frágil
A ruptura ocorre por meio de uma trinca que se propaga de forma instável por toda a seção da peça, numa rapidez que se aproxima à da velocidade de propagação do som no metal.
A característica dessa fratura é a inexistência de deformações plásticas significativas em dimensões macroscópicas.
Os mecanismos de formação de fratura frágil são:
Clivagem: separação dos planos cristalinos em dois.
Fratura intergranular: que é a separação dos grãos cristalinos.
MECANISMOS DE FALHAS
FRATURAS DÚCTEIS E FRÁGEIS
Fratura frágil
Clivagem e fratura intergranular
MECANISMOS DE FALHAS
FRATURAS DÚCTEIS E FRÁGEIS
Fratura frágil
O aumento nos teores de carbono, a queda na temperatura e os entalhes superficiais são condições favoráveis ao aumento da fratura frágil por clivagem.
MECANISMOS DE FALHAS
FRATURA POR FADIGA
A fratura por fadiga resulta do desenvolvimento de uma trinca devido à aplicação de tensões cíclicas.
A fratura pode ser dividida em três etapas:
Nucleação da trinca, sem nenhum dano visível nessa fase.
Crescimento da trinca de fadiga em um plano perpendicular ao da principal tensão de tração.
Rompimento brusco e final da peça.
MECANISMOS DE FALHAS
FRATURA POR FADIGA
A zona delimitada pela linha amarela representa a origem da trinca: a zona delimitada pela linha vermelha o crescimento da trinca; ao ultrapassar a linha vermelha, ocorre o rompimento brusco da peça.
MECANISMOS DE FALHAS
FRATURA POR FADIGA
O acabamento superficial influi diretamente na fratura por fadiga, uma vez que as marcas superficiais são pontos concentradores de tensões. Quanto mais polida a superfície de uma peça, maior será sua resistência à fratura por fadiga.
Outro fator importante são as tensões residuais devido a tratamentos térmicos ou soldagem que podem reduzir a resistência.
Além desses, a corrosão, a presença de concentradores de tensão (como cantos vivos, roscas) podem acelerar o processo.
MECANISMOS DE FALHAS
FRATURA POR FADIGA
A fadiga superficial é causada por tensões de contato intensas a que estão sujeitos os mecanismos em movimento como as engrenagens e os rolamentos.
É o tipo de fadiga que ocorre porque uma alta carga rola sobre outra em contatos intermitentes.
MECANISMOS DE FALHAS
DESGASTE
A ação de desgaste é o resultado de uma ação mecânica por meio de contato sólido, líquido ou gasoso, em que existe a remoção de material.
A análise que deve ser feita é para determinar o nível de desgaste que ainda apresente segurança aceitável, sem que ocorra a fratura.
A falta e a dificuldade de estabelecer um padrão aceitável do desgaste geram indeterminação do exato momento de troca de um mecanismo.
MECANISMOS DE FALHAS
DESGASTE
Os principais tipos de desgaste são: adesivo, abrasivo, corrosivo, erosivo, fadiga superficial, erosão-corrosão e cavitação-corrosão.
MECANISMOS DE FALHAS
CORROSÃO
É a ação de origem química ou eletroquímica que o meio causa ao material produzindo um dano.
A corrosão eletroquímica é a mais frequente na natureza e se caracteriza por se realizar necessariamente na presença da água.
Já a corrosão química, também conhecida por corrosão seca, por não necessitar de água, corresponde ao ataque de um agente químico diretamente sobre o material, sem transferência de elétrons de uma área para outra.
MECANISMOS DE FALHAS
CORROSÃO UNIFORME
A corrosão se processa em toda a extensão da superfície, ocorrendo perda uniforme de espessura. É chamada, por alguns, de corrosão generalizada.
MECANISMOS DE FALHAS
CORROSÃO POR PLACAS
A corrosão se localiza em regiões da superfície metálica e não em toda sua extensão, formando placas com escavações.
MECANISMOS DE FALHAS
CORROSÃO PUNTIFORME (POR PITE)
A corrosão se processa em pontos ou em pequenas áreas localizadas na superfície metálica produzindo pites, que são cavidades que apresentam o fundo em forma angulosa e profundidade geralmente menor que o seu diâmetro.
MECANISMOS DE FALHAS
CORROSÃO FILIFORME
Ocorre em superfícies pintadas com um delgado filme de tinta orgânica de aproximadamente 0,1 mm de espessura. Constituída de finos filamentos não profundos e com direção variada. O interessante é que os filamentos não se cruzam, já que se acredita que o produto de corrosão, em estado coloidal, apresente carga positiva justificando a repulsão. 
MECANISMOS DE FALHAS
CORROSÃO POR ESFOLIAÇÃO
A corrosão se processa de forma paralela à superfície metálica, ocorrendo, assim, a desintegração do material em forma de placas paralelas. 
MECANISMOS DE FALHAS
CORROSÃO GRAFÍTICA
Neste tipo de corrosão o ferro oxida-se e expõe o carbono, que pode ser determinado com um papel branco que fica manchado devido à presença de grafite. 
MECANISMOS DE FALHAS
CORROSÃO POR DEZINCIFICAÇÃO
Ocorreem ligas de Cu-Zn (latões). É uma espécie de corrosão seletiva, já que ocorre o ataque preferencial de zinco e ferro respectivamente, produzindo, por sua vez, o aparecimento de manchas avermelhadas devido à exposição do cobre. 
MECANISMOS DE FALHAS
CORROSÃO POR EMPOLAMENTO PELO HIDROGÊNIO
Ocorre a invasão de hidrogênio atômico no material metálico e como tem pequeno volume atômico difunde-se rapidamente e, em regiões com descontinuidades, como inclusões e vazios ele irá se combinar com outro átomo de hidrogênio produzindo hidrogênio molecular H2, que por possuir maior volume, irá causar o empolamento do material. 
MECANISMOS DE FALHAS
CORROSÃO EM TORNO DO CORDÃO DE SOLDA
Após a solda de algum material, tem-se a formação de corrosão em torno da solda e não propriamente sobre ela. Isto se deve ao fato do surgimento de regiões onde há elétrons que ficaram sob uma certa tensão devido à solda. 
MECANISMOS DE FALHAS
CORROSÃO GALVÂNICA
Quando dois materiais metálicos, com diferentes potenciais, estão em contato em presença de um eletrólito, ocorre uma diferença de potencial e a consequente transferência de elétrons. 
MECANISMOS DE FALHAS
CORROSÃO EM FRESTAS
A corrosão em frestas é uma forma de corrosão localizada usualmente associada às condições de estagnação de eletrólitos em micro ambientes. Estes ambientes restritos, onde há impedimento ou dificuldade à difusão de espécies químicas, podem ocorrer em parafusos, porcas e arruelas, materiais de isolação, depósitos superficiais, películas de tinta descoladas, rebites, etc. 
MECANISMOS DE FALHAS
CORROSÃO ALVEOLAR
A corrosão se processa na superfície metálica produzindo sulcos ou escavações semelhantes a alvéolos apresentando fundo arredondado e profundidade geralmente menor que seu diâmetro. 
MECANISMOS DE FALHAS
CORROSÃO SOB TENSÃO
A corrosão sob tensão é caracterizada pela a solicitação de esforços em um material na presença de um meio corrosivo, sendo que, nestas condições de trabalho, as solicitações de esforços são menores em relação aos ensaios normais, para que haja a fratura do material. 
MECANISMOS DE FALHAS
CORROSÃO
A composição química dos materiais, a temperatura, os gradientes de temperatura e os constituintes do meio são alguns fatores que influenciam a corrosão.
Portanto, como forma de tentar eliminar ou reduzir a corrosão, é possível utilizar materiais com maior resistência a ela, tais como aços inoxidáveis, proteção orgânica (pintura), introdução de modificações no meio corrosivo e proteção catódica ou anódica.
MECANISMOS DE FALHAS
INCRUSTAÇÃO
A deposição de materiais do processo ou do ambiente sobre componentes causa falha de funcionamento ou sua degradação.
Pode ocorrer queda de rendimento ou algum tipo de travamento danificando o equipamento.
O ajuste de algum mecanismo também é prejudicado além da possibilidade de obstrução total de passagem de fluido em tubulações.
MECANISMOS DE FALHAS
INCRUSTAÇÃO
Esses depósitos podem ser inerentes ao processo ou decorrentes de falhas na operação normal.
No caso de depósitos que não podem ser eliminados, os inerentes, é necessária especial atenção no projeto, a fim de se utilizar em materiais que resistam às incrustações eventualmente formadas.
Os depósitos podem ser dos seguintes tipos:
De coque – à base de carbono, comuns em selos mecânicos.
De sais – comum em palhetas de turbinas a vapor e torres de fracionamento que utilizam inibidores que contêm amônia.
MECANISMOS DE FALHAS
DANOS POR DESCARGAS ELÉTRICAS
O atrito do ar com as partes metálicas de em sopradores ar pode causar o fenômeno de geração de energia estática.
O efeito eletromagnético, no qual grande quantidade de eletricidade é gerada quando campos magnéticos se movem em relação à condutores.
Isso pode causar danos em equipamentos que não foram projetados para geração de energia elétrica. 
A circulação de eletricidade em componentes de turbomáquinas pode gerar grande aquecimento desses componentes com uma grande probabilidade de danos.
MECANISMOS DE FALHAS
DANOS POR DESCARGAS ELÉTRICAS
Danos causados:
Derretimento local do metal devido ao aquecimento gerado pelas centelhas.
Aquecimento generalizado do componente devido à circulação da corrente elétrica no mesmo.
FALHAS DE COMPONENTES
A análise dos tipos comuns de falhas e sua relação com componentes e equipamentos ajudam no controle e planejamento do sistema produtivo.
Os principais componentes sujeitos à falha são: eixos, mancais de deslizamento e rolamento, selos mecânicos, parafusos, engrenagens, correias, acoplamentos e cabos de aço.
FALHAS DE COMPONENTES
EIXOS
A fadiga é uma das fontes de falhas em eixos. Possui diferentes aspectos, dependendo do esforço a que o elemento estiver submetido.
Com carga de flexão unidirecional, a origem da trinca dá-se em apenas um ponto. 
Em eixos com solicitação de flexão bidirecional, a origem da falha ocorrerá em pontos opostos e nos eixos rotativos existirão vários locais sujeitos à solicitação e, portanto, a falhas (trincas).
Outra falha comum se deve ao desgaste. Ocorre, principalmente, na região dos mancais. 
A distorção de eixos que ocorre, principalmente, em eixos longos ou em casos de operações à alta temperatura e também quando a rotação for interrompida, sem que ocorra um prévio resfriamento do eixo.
FALHAS DE COMPONENTES
EIXOS
FALHAS DE COMPONENTES
MANCAIS DE DESLISAMENTO
Um mancal de deslizamento consiste, basicamente, de um eixo contido por uma luva estacionária. 
O material da luva, elemento de apoio é, geralmente, de ligas de estanho, de chumbo ou de cobre. 
O contato entre essa luva e eixo ocorre por meio de uma película de óleo responsável por evitar o atrito metálico.
FALHAS DE COMPONENTES
MANCAIS DE DESLISAMENTO
A fadiga nos mancais segue o mesmo princípio dessa falha em outros componentes.
A origem pode ser em algum ponto concentrador de tensões causado por algum elemento estranho. 
Também ocorrem tensões causadas pelo desalinhamento do mancal e eixo, por temperaturas elevadas, fatores que facilitam a fadiga. 
O início da trinca, muitas vezes ocorre na interface entre o metal patente e a base de aço. O longo tempo de operação é outro fator.
FALHAS DE COMPONENTES
MANCAIS DE DESLISAMENTO
O desgaste ocorre principalmente nas partidas e paradas do eixo pois, nesse momento, não existe uma película de óleo satisfatória, o que causa maior desgaste.
A contaminação do óleo e o acabamento superficial facilitam o desgaste dos componentes. O principal efeito do desgaste é o aumento da folga entre o eixo e o mancal, o que pode causar o aumento da vibração.
A corrosão é causada pela contaminação com água e pela formação de compostos ácidos a partir da decomposição do óleo.
FALHAS DE COMPONENTES
MANCAIS DE DESLISAMENTO
A principal fonte de falhas em mancais deve-se à presença de partículas estranhas. Essas podem desgastar o mancal, riscar e, em alguns casos, ficarem embutidas no metal e gerarem pontos de concentração de tensões.
Quando existe a passagem de corrente elétrica pelos mancais, ocorre a formação de pequenas centelhas. Elas provocam derretimento em pontos do mancal, originando cavidades mais ou menos profundas devido ao baixo ponto de fusão do material.
FALHAS DE COMPONENTES
MANCAIS DE ROLAMENTO
As principais fontes de falhas em rolamentos podem ser atribuídas às seguintes causas:
Assentamentos defeituosos – ocorrem devido a problemas nas caixas de rolamento, tais como ovalizações que acabam deformando a pista externa.
Desalinhamento – pode ser causado por alojamentos fora de centro, eixo empenado e anel interno desalinhado.
Montagem incorreta – é causada pela presença de sujeira, utilização de ferramentas inadequadas, excesso de impactos e aquecimento para montagem inadequado.
Tolerâncias de montagem – os mancais não podem ser montados com folga ou com interferência excessiva, pois isso leva à redução da vida útil.
FALHAS DE COMPONENTES
MANCAIS DE ROLAMENTO
As principais fontes de falhasem rolamentos podem ser atribuídas às seguintes causas:
Lubrificação inadequada – caracteriza-se pela viscosidade do óleo e pela quantidade. Problemas com algumas dessas características ocasiona o aumento do atrito entre os elementos rolantes e a pista, além da elevação da temperatura de operação.
Selagem ineficaz – traz como resultado direto a entrada de partículas estranhas que afetarão diretamente a pista do rolamento.
Vibração – quando a máquina está parada, os elementos rolantes acabam se chocando com a pista devido à vibração, gerando o conhecido brinelamento falso.
Passagem de corrente elétrica – ocorre da mesma forma que em mancais de rolamentos, com a formação de pequenos arcos elétricos.
FALHAS DE COMPONENTES
MANCAIS DE ROLAMENTO
FALHAS DE COMPONENTES
SELOS MECÂNICOS
Os selos mecânicos são componentes utilizados para realizar a vedação de um fluido em máquinas rotativas. 
Essa vedação ocorre pelo contato de duas faces, uma fixa e outra rotativa, entre as quais há formação de um filme líquido.
FALHAS DE COMPONENTES
SELOS MECÂNICOS
As causas das falhas são de três tipos:
Ataque químico – corrosão das partes metálicas.
Dano mecânico – desgaste e riscamento das faces.
Dano térmico – choque térmico e fragilização.
E as principais falhas ocorrem por:
Manuseio inadequado do selo.
Projeto inadequado.
Contaminações do fluido.
FALHAS DE COMPONENTES
PARAFUSOS
Os parafusos falham, principalmente, na região de contato entre a cabeça e a região cilíndrica e nos primeiros fios da rosca. 
As principais razões para a falha são: 
Utilização de parafusos com resistência inferior à necessária, 
Pré-carga inadequada e 
Projeto da junta insatisfatório.
FALHAS DE COMPONENTES
ENGRENAGENS
As falhas em engrenagens podem ser classificadas em quatro tipos: 
Desgaste, 
Fadiga superficial, 
Deformação plástica e 
Fraturas.
FALHAS DE COMPONENTES
ENGRENAGENS
Desgaste
Pode ser causado por sobrecargas, dureza insuficiente dos dentes, geralmente cementados, falta de lubrificação e existência de abrasivos.
Fadiga superficial
É a forma mais comum de falhas em engrenagens. 
Ocorre da mesma forma que em rolamentos, pois existe o contato entre duas superfícies. Esse contato causa tensões de tração em um lado e compressão em outro, podendo dar origem a trincas no dente. 
FALHAS DE COMPONENTES
ENGRENAGENS
Deformação plástica dos dentes
Ocorre quando a tensão de contato entre os dentes ultrapassa a tensão de escoamento do material.
Fratura dos dentes
Ocorrem normalmente por fadiga, mas podem ocorrer também devido a sobrecargas, estas principalmente devido a impactos, falhas na lubrificação e empenos de eixo.
FALHAS DE COMPONENTES
TRANSMISSÕES POR CORREIAS
As correias são elementos de transmissão, torque ou movimento entre dois eixos. Existem diversos tipos e formatos de correias, cada uma atendendo a uma necessidade específica.
Sua instalação é relativamente simples e possuem capacidade de absorver vibrações e choques, além de ter uma grande durabilidade em condições normais de uso.
FALHAS DE COMPONENTES
TRANSMISSÕES POR CORREIAS
A vida útil pode ser afetada principalmente pela variação de temperatura. O aumento da temperatura é uma das principais fontes de falha.
O efeito da temperatura pode reduzir drasticamente a vida da correia, por exemplo, um aumento de 10°C pode reduzir a vida à metade, pois amolece o elastômero e acelera a deterioração (oxidação).
O aumento de temperatura ocorre principalmente pelo escorregamento, desalinhamento, temperatura do ambiente e dobramento excessivo da correia.
FALHAS DE COMPONENTES
TRANSMISSÕES POR CORREIAS
Outra fonte de falha é o desgaste excessivo da polia, desvios laterais de mais de 1 mm em relação a uma linha reta, ou quando o fundo do rasgo da polia está polido, há necessidade de troca.
FALHAS DE COMPONENTES
FALHAS EM CABOS DE AÇO
Os cabos de aço são elementos projetados para conduzir carga, exigindo alto coeficiente de segurança. Portanto é necessário que sejam utilizados de forma correta.
Principais causas de falhas:
Sobrecarga
Fadiga – quando o cabo trabalhar com polias muito pequenas, aumentam as solicitações de tração e compressão.
Abrasão – pelo contato com outras partes da máquina, outros cabos e até com partículas do ambiente.
Esmagamento
Enrolamento – surge quando o cabo é enrolado em um raio muito pequeno ou ainda ao extremo, pode levar a um nó.
Montagem inadequada
FALHAS DE COMPONENTES
FALHAS EM CABOS DE AÇO
FALHAS DE COMPONENTES
VASOS DE PRESSÃO
Vasos de pressão são os equipamentos em indústrias de processo, que são as indústrias nas quais materiais sólidos ou fluidos sofrem transformações físicas e ou químicas, ou as que se dedicam à armazenagem, manuseio ou distribuição de fluidos.
Nas industrias de processo existem três condições que tornam necessário um maior grau de confiabilidade para os equipamentos:
A grande maioria dessas indústrias trabalha em regime contínuo – os equipamentos ficam submetidos a um regime severo de operação.
Os equipamentos formam uma cadeia contínua, através da qual circulam os fluidos de processo – a paralização de um equipamento acarreta a paralização de toda a instalação.
Nessas industrias existem muitas vezes condições de grande risco, devido ao manuseio de fluidos inflamáveis, tóxicos, explosivos, ou em elevadas pressões e temperaturas. Qualquer falha pode provocar num acidente.
FALHAS DE COMPONENTES
VASOS DE PRESSÃO
As falhas em vasos de pressão são ocasionadas pelo excesso de pressão.
Deve-se observar a Norma NR-13 para maiores informações de segurança em vasos de pressão.
FALHAS DE COMPONENTES
VASOS DE PRESSÃO
A faixa de variação de pressão e temperatura de trabalho dos vasos de pressão é muito extensa. Existem vasos de pressão trabalhando desde o vácuo até pressões de 4.000 kgf/cm2 (400 MPa) e desde zero absoluto até temperaturas na ordem de 1.500 °C.
FALHAS DE COMPONENTES
CALDEIRAS
São equipamentos destinados a mudar o estado da água de líquido para vapor (através da queima de um combustível).
Dependendo da sua aplicação o vapor pode ser saturado ou superaquecido.
FALHAS DE COMPONENTES
CALDEIRAS
FALHAS DE COMPONENTES
CALDEIRAS
As falhas em caldeiras, assim como em vasos de pressão, são ocasionadas pelo excesso de pressão.
Deve-se observar a Norma NR-13 para maiores informações de segurança em caldeiras.
FALHAS DE COMPONENTES
TROCADORES DE CALOR
Trocador de calor é um nome genérico para designar uma grande quantidade de equipamentos destinados a efetuar trocas de calor entre dois fluidos.
A maioria dos trocadores de calor trabalha pressurizado, às vezes com grande diferencial de pressão entre os dois fluidos. São também considerados vasos de pressão.
FALHAS DE COMPONENTES
TROCADORES DE CALOR
Deve-se observar a Norma NR-13 para maiores informações de segurança em trocadores de calor (vasos de pressão).
FALHAS DE COMPONENTES
PALHETAS DE TURBOMÁQUINAS
São elementos que interagem diretamente com o fluido para efetuar a transferência de energia entre o mesmo fluido e a máquina.
A vida de projeto das palhetas da maioria das máquinas é indeterminada, se forem adequadamente projetadas, construídas e operadas.
FALHAS DE COMPONENTES
PALHETAS DE TURBOMÁQUINAS
Cargas que agem em uma palheta de turbomáquinas:
Cargas devidas diretamente ao fluxo (transferência de energia)
Cargas devidas indiretamente ao fluxo (turbulência)
Solicitações cíclicas (vibração da máquina)
Força centrífuga (rotação do eixo)
As palhetas devem ser capazes de resistir algumas solicitações adicionais:
Erosão ou abrasão devido a fluxo bifásico, cavitação ou existência de partículas em suspensão.
Corrosão
Fluência (operação em altas temperaturas)
Incrustação (deposição de componentes do fluido)
FALHAS DE COMPONENTES
PALHETAS DE TURBOMÁQUINAS
Análise de falha de palhetas
Fratura por fadiga: ligada principalmente à vibraçãodas palhetas.
Erosão e abrasão: erosão causada por gotículas de líquido em uma corrente de gás ou bolhas de vapor em uma corrente de líquido. Abrasão causada por partículas duras na corrente de ar.
FALHAS DE COMPONENTES
PALHETAS DE TURBOMÁQUINAS
Análise de falha de palhetas
Ingestão de água por uma turbina a vapor: a água que entre na turbina é acelerada até velocidades bastante elevadas.
FALHAS DE COMPONENTES
PALHETAS DE TURBOMÁQUINAS
Análise de falha de palhetas
Danos por corpos estranhos: quando o fluido arrasta partículas relativamente grandes para seu interior.
FALHAS DE COMPONENTES
PALHETAS DE TURBOMÁQUINAS
Análise de falha de palhetas
Corrosão nas palhetas
FALHAS DE COMPONENTES
PALHETAS DE TURBOMÁQUINAS
Análise de falha de palhetas
Danos térmicos
EXEMPLO FALHAS DE COMPONENTES
CASOS PRÁTICOS
Ruptura de tirante de um suporte de mola
Dados do equipamento:
Equipamento: suporte de mola
Componente: tirante do suporte de mola de uma tubulação
Temperatura de operação: ambiente
Material especificado: aço carbono
Tempo de operação do componente: 8 anos
EXEMPLO FALHAS DE COMPONENTES
CASOS PRÁTICOS
Ruptura de tirante de um suporte de mola
Histórico:
Durante a inspeção de rotina do sistema de tubulação de 10” foi observado que o tirante de um suporte de mola encontrava-se rompido. O suporte foi substituído e o tirante fraturado foi enviado ao laboratório de análise do mecanismo de falha.
EXEMPLO FALHAS DE COMPONENTES
CASOS PRÁTICOS
Ruptura de tirante de um suporte de mola
Inspeção Visual:
Foram observadas na superfície de fratura duas áreas distintas, sendo uma de aspecto liso (nucleação e propagação da trinca). A fratura não apresentou deformação plástica macroscópica.
EXEMPLO FALHAS DE COMPONENTES
CASOS PRÁTICOS
Ruptura de tirante de um suporte de mola
Inspeção Visual:
Com o auxílio de uma lupa estereoscópica constataram-se marcas de ferramentas de corte, evidenciando que os filetes de roscas foram obtidos por usinagem.
EXEMPLO FALHAS DE COMPONENTES
CASOS PRÁTICOS
Ruptura de tirante de um suporte de mola
Identificação do material:
Após análise da composição química por meio de espectrometria de raio X, o material do tirante foi identificado como sendo um aço carbono.
Análise metalográfica:
Microestrutura composta por ferrita e perlita.
EXEMPLO FALHAS DE COMPONENTES
CASOS PRÁTICOS
Ruptura de tirante de um suporte de mola
Conclusões:
A composição química do material do tirante analisado encontrava-se em conformidade com o especificado no projeto.
Em operação, o tirante do suporte de mola ficou sujeito à esforços axiais trativos e compressivos causados pela operação da mola no sentido vertical e à flexão devido à movimentação da tubulação.
O local do tirante onde ocorreu a falha foi junto à extremidade do dispositivo de fixação, sendo esta região sujeita às maiores tensões de tração e compressão causadas pelo momento fletor.
As marcas observadas na superfície de fratura são indicativas do mecanismo de fadiga mecânica, por causa das tensões cíclicas de operação da mola e da tubulação, tendo iniciado em uma região de concentração de tensões (fundo do filete de rosca usinada). A ruptura final ocorreu por sobrecarga.