Fratura de Eixos em Moendas

Fratura de Eixos em Moendas.

Eixos de moendas em Usinas Sucroenergéticas são considerados componentes estratégicos dentro do sistema de extração e moagem, pois sua eventual falha acarreta prejuízos significativos tanto com o alto custo de reposição, como custos recorrentes do tempo de parada da planta para sua substituição, além das perdas na extração devido a “pular” o terno afetado.

 

 

Entretanto em sua maior parte, os casos de falhas, não são decorrentes devido ao final de vida útil do eixo e sim decorrentes de situações que envolvem falhas de manutenção ou material. Podemos “contar nos dedos” os eixos fabricados com material adequado que falharam após ter sofrido reparos de solda, sem ter corrosão intensa em regiões críticas como na vedação ( o que facilita a nucleação de tricas), devido a falta de inspeção preventiva ou a reparos de solda mal executados.

 

Foto 2 – O aspecto da superfície de fratura de praticamente todos os eixos fraturados indica propagação de trincas por fadiga e superdimensionamento do eixo, ou seja a área tomada pela propagação das trincas é muito maior que a da fratura final.

Portanto, podemos afirmar que, caso não haja adversidades operacionais extremas e as manutenções preventivas e corretivas sejam realizadas de maneira adequada, a vida útil dos eixos de moenda tende a ser extremamente longa, já que este componente é superdimensionado e seu limite de fadiga está muito acima dos esforços a que está submetido em operação normal.

Entretanto, riscos profundos, superfícies grosseiras resultantes de corrosão, trincas, cantos vivos, entre outros, são concentradores de tensão que somados a desalinhamentos do conjunto que sempre estão presentes minam a vida e fadigam o eixo. Como o próprio nome já diz, estes concentradores de tensão aumentam a tensão de maneira localizada nesses pontos, onde muitas vezes se ultrapassa e muito a tensão suportada pelo material, nucleando trincas. Uma vez nucleadas, estas trincas passam a se propagar em condições operacionais normais, podendo fraturar o eixo durante a safra ou exigir que este seja sucatado ou recondicionado por processo de soldagem na entressafra.

Foto 3 – Eixo sem a camisa, com a corrosão intensa e nucleação de trinca na região de vedação

Foto 04 – Microestruturas de aço SAE 1045 sem e com tratamento térmico. (A): Aço bruto de forjamento (grosseiro e frágil). (B): Mesmo aço com tratamento térmico adequado, mais tenaz e dúctil, com qualidade extremamente superior quanto a resistência  à propagação de trincas

 

Se alguns parâmetros técnicos forem obedecidos, dificilmente um eixo de moenda virá a fraturar em condições normais de operação. Estes parâmetros podem  ser resumidos no seguinte.

1 – Adquirir a matéria-prima adequada, utilizando – se especificação técnica para efeturar a compra.

2 – Fabricar o eixo utilizando boas práticas  de projeto, sobretudo levando –se em conta a mecânica da fratura, com regiões de transição suaves, ausência de cantos vivos e bom acabamento de usinagem (baixa rugosidade).

3 – Zelar pelo sistema de vedação das mangas, pois se este for eficiente diminuirá a incidência de riscos e de corrosão nesta região, evitando dessa forma, a necessidade de recuperação por soldagem.

4 – Não montar rodetes com folga excessiva e fazer ajustagem adequada das chavetas, evitando assim, trincas nos canais de alojamento das chavetas.

5 – Ao final da safra, realizar inspeções preventivas através de análise visual, dimensional e por ensaios não destrutivos (partículas magnéticas, ultra-som e líquidos penetrantes), empregando mão de obra especializada.

6 – Cuidados especiais devem ser tomados com os eixos que não terão as camisas remobvidas ao final da safra (camisas estas que serão refrisadas). Neste caso, é necessário realizar inspeção por ultra-som utilizando transdutor angular para detecção de trincas localizadas em regiões sob a camisa. Este ensaio é essencial e requer mão de obra especializada.

 

 

7 – No caso de detecção de trincas durante a inspeção preventiva, estas devem ser eliminadas por usinagem ou por esmerilamento localizado (eventualmente por goivagem), e as cavidades resultantes devem ser inspecionadas por ensaio de partículas magnéticas fluorescentes para confirmação da eliminação das trincas.

8 – Cavidades ou regiões que necessitam de soldagem devem ser recuperadas utilizando – se procedimentos adequado que, invariavelmente, envolve os seguintes parâmetros:

a)      Procedimento com soldadores qualificados.

b)      Consumíveis fornecidos por fabricantes idôneos e manipulados conforme recomendações das normas pertinentes.

c)      Pré-aquecimento e pós-aquecimento para alívio de tensões executados através de sistema resistivo, com isolamento térmico eficiente.

d)     Checagem durante o processo de recuperação, do cumprimento dos parâmetros especificados do procedimento de soldagem.

e)      Inspeção por partículas magnéticas fluorescentes e ultra-som após usinagem das regiões recuperadas. Realizar, também, inspeção visual e dimensional destas regiões.

Os assuntos técnicos deste artigos foram correlacionados a eixos de moenda, entretanto, é sabido quem em usinas sucroenergéticas, vários outros componentes de grande porte são fabricados com o mesmo material. Como é o caso de eixos de volandeiras, eixos de mesas alimentadoras, eixos de exaustores, entre outros. Portanto as recomendações aqui citadas devem ser estendidas  a todos estes componentes.

fonte:  www.welding.com.br/Boletim Técnico n°. 1.doc