ANÁLISE DE FALHA DE UMA CORRENTE DE CORREIA TRANSPORTADORA - Felipe_Iago

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Laboratório de Materiais III – 2019/3 
 
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ANÁLISE DE FALHA DE UMA CORRENTE DE CORREIA 
TRANSPORTADORA PARA BOTIJAS DE GÁS 
 
Felipe Marinho Romão1, Iago Areas Cazotto1 
 1-Departamento de Engenharia Mecânica, Centro Tecnológico, Universidade 
Federal do Espírito Santo, 29075-910, Vitória, ES – Brasil 
1. Introdução 
Uma correia transportadora é utilizada para transporte de botijas de gás em uma 
empresa. Após certo tempo de serviço, a corrente do sistema começa a apresentar 
solavancos, e, então, falhas, sem que os trabalhadores soubessem realmente o 
motivo. Considerando o funcionamento de uma correia transportadora, é normal 
que a região mais solicitada seja o pino da corrente, devido a tração que atua no 
sentido longitudinal da correia, entretanto, a falha não ocorria nesse local. O 
problema foi levado à Universidade Federal do Espírito Santo por um de seus 
graduandos que estagiava na empresa. Assim, utilizando os serviços e equipamentos 
disponíveis no Laboratório de Caracterização de Superfície de Materiais, LCSM, e no 
Laboratório de Tribologia, Corrosão e Materiais, TRICORRMAT, o presente trabalho 
propõe uma análise de falha para a corrente fraturada. 
2. Procedimento experimental 
O procedimento de análise foi estruturado da escala macro para micro, 
compreendendo o problema desde o âmbito mais simples, ao mais complexo. A 
figura 1 apresenta a peça em questão e a região onde ocorreu a falha. 
 
 
(a) 
 
(b)
Figura 1 – Corrente que sofreu a falha. 
Seção 
fraturada 
Seção 
fraturada 
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O próximo passo foi a análise no estereoscópio óptico. Em seguida foram realizados 
ensaios de dureza Brinell, tanto na região da fratura quanto fora dela, a fim de 
identificar possíveis diferenças traduzidas por distintas propriedades mecânicas do 
material nas duas áreas. A carga empregada foi de 187 kgf, e o diâmetro do 
penetrador, de 2,5 mm. Na figura 2 estão dispostas as medidas realizadas. 
 
 
Figura 2 - Ensaio de dureza Brinell. 
 
Por fim, foi feita a análise microestrutural das áreas, a fim de investigar 
características relativas à granulometria e à identificação dos elementos que 
compõem o material da peça. Os ensaios foram realizados com auxílio de um 
microscópio Nikon MA 200 Invertido utilizando como reagente Nital 2% e podem 
ser observados na Figura 6. 
3. Resultados 
Partindo de uma visão macroscópica, nota-se um desgaste maior na parte superior 
da seção fraturada da corrente quando comparada às outras superfícies. Segundo o 
operador do equipamento, a corrente encavalava durante o uso, o que, pode ter 
resultado em mais impactos nessa região, acelerando o processo de falha. Vale 
ressaltar que não se observou nenhum erro grosseiro de fabricação da peça. 
 
 Na figura 3, é possível observar pequenos entalhes orientados próximos à 
superfície, semelhantes às marcas de sargento, muito comuns em materiais que 
sofreram falha por fadiga. 
 
 
 
A 
B 
C 
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 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A figura 4 apresenta a borda direita da seção fraturada. Nota-se pequenos riscos 
alinhados, cuja direção pode ter sido a de propagação de trincas. Já na figura 5 é 
focalizada a borda esquerda da seção, onde observa-se uma região de aspecto liso e 
brilhante, o que se suspeita ser originada de fratura frágil, principalmente 
considerando os impactos relatados no funcionamento da peça. Entretanto, a seção 
apresentou majoritariamente aspectos típicos de fratura dúctil, com destaque nas 
microcavidades e dimples. 
 
 
Figura 4 – Detalhe da borda direita da seção fraturada. 
Imagem de estereoscópio. 
Figura 3 – Entalhes orientados próximos a superfície da 
seção fraturada 
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Após as análises de escala macro e micro, o próximo passo é a identificação do 
material. Com base na infraestrutura disponível, este trabalho buscou identificar o 
material com base em sua micrografia e em suas propriedades mecânicas, no caso, 
a dureza. Os resultados do ensaio de dureza Brinell estão apresentados na Tabela 1. 
 
 
Tabela 1 - Ensaio de dureza Brinell 
Identificação da 
impressão 
Medida [mm] Dureza [HB] 
A 0,8618 ± 0,0604 311,59 
B 0,9117 ± 0,0177 277,31 
C 0,9190 ± 0,0333 272,77 
Resultado 287,22 ± 22,22 HB 
 
 
Após devida preparação metalográfica, obteve-se a seguinte microestrutura, 
representada na figura 6. 
 
Figura 5 – Detalhe da borda esquerda da seção fraturada. Imagem de 
estereoscópio. 
 
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Figura 6 - Microestrutura do material analisado 
A faixa de dureza obtida se enquadra na faixa admitida para ferros fundidos, 
segundo a ABNT [1]. Aprofundando a análise, é possível ver na microestrutura a 
presença de estruturas circulares dispostas sobre todo o material. Assim, sugere-se 
que o material em questão seja o ferro fundido nodular, o qual possui grafita em 
formato esférico disposta sob a microestrutura. A figura 6 se assemelha também a 
micrografia de outros estudos na literatura envolvendo ferros fundidos nodulares 
[2, 3]. 
 
 Além disso, a suspeita do tipo de material é ratificada ainda mais considerando a 
sua gama de aplicações. As peças de ferro fundido nodular são comumente utilizadas 
em casos que demandam maior resistência mecânica, sendo utilizadas, em grande 
parte, em elementos de maquinas sujeitos a cargas de choque e fadiga, 
características que condizem com a situação de trabalho da peça alvo deste trabalho. 
 
Apesar da necessidade de se analisar outras regiões da peça, é interessante notar 
que não há vestígios de inclusões ou de elementos segregados no material. Assim, 
pode-se estabelecer uma hipótese de que a falha não ocorreu por defeitos de 
fabricação, como por exemplo, defeitos durante um tratamento térmico. 
 
4. Conclusão 
As hipóteses e vestígios apresentados levam a conclusão de que a falha 
provavelmente não ocorreu devido a erros no processo de fabricação, visto que a 
peça apresentou conformidade com o material sugerido tanto no quesito de 
propriedades mecânicas, tanto na microestrutura. 
 
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As marcas encontradas superficialmente indicam que a corrente sofreu demasiado 
desgaste, vide principalmente a direção dessas marcas. O desgaste superficial pode 
ter provocado entalhes, o que possivelmente desencadeou um processo de fadiga. 
Considerando o tipo de trabalho ao qual a peça estava submetida, impactos e ciclos 
de tensão, as hipóteses aqui apresentadas se tornam mais prováveis ainda. 
 
Portanto, tendo em vista as possíveis causas para o início do problema, é plausível 
que o sistema mecânico em questão necessitava de manutenção e reforço na 
lubrificação, o que poderia ter reduzido os danos com desgaste, e, 
consequentemente, o processo de falha como um todo. 
 
5. Referências 
William D. Callister, JR., “Materials Science and Engineering an Introduction”, John 
Wiley & Sons, Inc. 
 
[1] ABNT NBR 6916:2017, Ferro fundido nodular ou ferro fundido com grafita 
esferoidal — Especificação 
 
[2] Douglas Ferreira Vidal, “Análise de estrutura e propriedades mecânicas de um 
Ferro Fundido nodular em processo de fundição produzido pela técnica de imersão 
de sino”, Dissertação de mestrado, Universidade Estadual do Norte Fluminense 
Darcy Ribeiro, 2013 
[3] Raphael F., Eduardo D., Diego R. S. de Lima, “Análise da microestrutura e 
propriedades mecânicas de um ferro fundido nodular FE-40015 em função do 
tempo de vazamento”, Semana da Ciência e Tecnologia,I nstituto Federal 
Catarinense, 2017