Análises
de Falha em Rolamentos:
Exclusivas
e catalogados pela WRH Preditiva.
,
Análise
de Falhas em Rolamentos?
Qual
é o objetivo?
Essa
Ferramenta é essencial para a descoberta dos defeitos causadores, ou
seja, sabermos o que causou o dano nesse elemento de máquina importantíssimo e
presente em todos os tipos de máquinas Rotativas, o
Rolamento.
Muitas vezes conseguimos por intermédio da Análise de Vibrações
detectar o defeito em um rolamento defeituoso, e até dizer em qual componente
ou componentes que o defeito se encontra (pista interna, externa,
elementos rolantes e ou gaiola). Por mais acertado que seja o diagnóstico dado
pelo especialista em Análise de Vibrações a causa original do defeito, muitas
vezes é desconhecida. Com base nesse fato a WRH desenvolveu essa importante
ferramenta após mais de uma década de trabalho em diagnósticos de
defeito em rolamentos.
Esse trabalho se tornou uma
importante extensão da Técnica de Análise de Vibrações, que veio a existir
pela simples necessidade do Cliente em resolver e extinguir os problemas e
retrabalhos existentes em seu parque fabril.
Relatório
de análise de falha Nº 05-05:
Data
execução da análise de falha - 13/05/05
Data
da ocorrência:
08/05/05
Objetivo:
Diagnosticar a razão da falha e porque não foi detectada pela análise de
vibrações.
Equipamento:
Motor (150 CV) do ventilador da Germação.
–
Rolamentos:
–
NU
319(dianteiro)
–
6316-C3(traseiro)
"A
falha... (defeito no funcionamento?)
Ocorreu
quando a pista interna do rolamento NU 319 apresentou anormalidade em seu
funcionamento, e foi lançada sobre a tampa dianteira do motor
causando um "Efeito de usinagem", chegando a atravessar a tampa
e quase
levando o equipamento uma
parada acidental.
O
defeito foi verificado no domingo dia 01/05/05 pela equipe de manutenção,
momento em que ainda o rolamento não havia usinado a tampa do motor, mas
provavelmente já estava projetado para frente, pois segundo a equipe de manutenção
estava apresentando uma vibração anormal nunca verificada antes.
O
rolamento foi lubrificado nesse dia com uma "quantidade grande de graxa", (no
intuito de não ocorrer uma quebra acidental) para então no dia seguinte substituírem
o motor.
Na segunda-feira o motor apresentava maiores ruídos e maior vibração, o
mesmo foi substituído. Na foto ao lado podemos ver a tampa (esquerda) do motor danificada e uma tampa nova
(direita) e visualizar o desgaste causado pela pista interna do rolamento NU
319.
Diagnóstico
da Análise
da falha:
Os
rolamentos retirados do motor apresentaram marcas em suas pistas internas,
caracterizando o sintoma de folgas, que confirmamos em ambos os assentos no eixo
do motor. Também verificamos no rolamento NU, que havia marcas de desgaste em
seus elementos rolantes (rolos cilíndricos) e em sua pista interna,
demonstrando sinais de desgaste acentuado em suas extremidades(nº1 e 4).
Lembrando
do histórico de vibrações, pudemos ver que esse equipamento sofreu influência
de vibrações altas por um determinado espaço de tempo, como podemos ver na
curva de tendências a seguir. Portanto isso veio a causar um pequeno desgaste
nos acentos dos rolamentos a ponto de não serem prejudiciais ao seu bom
funcionamento. No entanto, o rolamento NU recebendo essa vibração, tomou um
posicionamento diferenciado em sua pista interna (2), como poderemos ver ao lado
(influenciado também pela grande força transmitida pelas correias, que
pulsavam, causando pequenos empenamentos momentâneos no eixo do motor).
Na foto
acima podemos ver as regiões afetadas e confirmar a história da evolução do
defeito do rolamento, onde:
- nº 3
refere-se ao momento de funcionamento normal do rolamento;
- nº 2 ao
momento de posicionamento parcial da pista interna no rolete do rolamento, que
demonstra o defeito de sobrecarga, pois o rolete estava parcialmente apoiado na
pista do rolamento;
- n°s 1 e
4, provavelmente ocorreram ao mesmo tempo e se referem ao momento em que a pista
interna estava apoiada somente em uma pequena extensão (que podemos ver a
esquerda da foto) (1), e ao mesmo tempo a pista forçava passagem pela tampa do
motor elétrico.
Com esse
novo posicionamento (nº 1 e 4 foto anterior)a carga dinâmica ficou mal distribuída (ponto de
esforço de transmissão) e com isso os atritos aumentaram e conseqüentemente
o calor, (essa fase durou vários meses, ver curva de tendências) não causando
evidência de vibração, até que com o aumento linear da temperatura, a pista
interna que já apresentava pequena anormalidade em seu assentamento,
movimentou-se a ponto de talvez já se encostar à tampa do motor, e iniciar o
processo de usinagem.
A equipe
de manutenção foi alarmada, e confirmaram a condição anormal do equipamento,
mais especificamente no rolamento dianteiro lado polia. Foi então bombeada a
graxa para o interior da câmara do rolamento, o que causou o aquecimento ainda
maior no rolamento, e com o calor e pressão da graxa houve uma maior dilatação
na pista interna do rolamento, empurrando
a pista do rolamento em direção da tampa que foi danificada.
Esse raro
defeito se caracterizou por uma evolução final muito rápida (dois dias), o
que o impediu de ser notado por qualquer tipo de técnica de inspeção,
portanto ele só seria verificado se existisse um sistema on-line de
monitoramento de temperatura ou vibração em seus mancais, ligado ao supervisório
na sala de controle.
Conclusão:
Com esse
estudo baseado em fatos reais podemos aprender que é necessário a
monitoração
da temperatura de mancais principalmente aqueles
aonde a graxa é reposta(que tem bico de lubrificação), e também que a
quantidade de graxa colocada não pode ser exagerada e finalmente que após um
tempo de funcionamento da máquina influenciada por uma vibração mais
alta, faz-se necessário que seja feita uma minuciosa revisão verificando os
valores de ajuste, entre rolamento eixo em seus alojamentos, principalmente
tratando-se de rolamentos de rolos cilíndricos .
Consequentemente
nenhuma técnica é 100% eficaz mas uma boa aplicação certamente trará bons
resultados.
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Relatório
de análise de falha Nº 09-06:
Data:
11/09/06
Data
da Substituição dos Rolamentos:
11/08/06
Objetivo:
Verificar
condições de dois rolamentos, após aproximadamente 06 anos de trabalho,
substituídos juntamente com os conjuntos rotativos por motivo de aumento de
capacidade produtiva.
Equipamentos:
Elevadores
01 e 02 – Planta de São Sebastião.
–
Rolamentos instalados em mancais tipo bi-partido, na posição de apoio do rolo
de transporte de canecas.
Não
monitorados pela análise de vibrações.
–
Rolamento:
22218KJ – Elevador 01
–
Rolamento:
22220KJ – Elevador 02
Diagnóstico
da Análise
da falha:
Os
rolamentos apresentaram condições similares em seu estado, após o
funcionamento de muitos anos, ambos demonstraram sinais de desgaste normal, porém
acentuados em algumas posições em seus elementos, o que veremos na análise a
seguir.
A região mais brilhante (1) nos dois lados da pista externa demonstra a zona de
carga, que está relacionada com a força da gravidade exercida na pista do
rolamento, a qual revela-se bem distribuída, não fosse um descascamento (3)
verificado em um lado das pistas, que demonstra o sinal de outra influência
sobre a pista do rolamento, que é a corrosão de contato. No meio da pista do
rolamento (5) não há carga pois os elementos rolantes não tem contato.
A corrosão
ocorre devido à ação de algum elemento químico como a água e/ou o sal, que
mesmo em porções mínimas, causam a diminuição da ação dos carbonetos na
superfície da estrutura química do aço. Os elementos rolantes passam pela
região enfraquecida e causam um desgaste acima do normal, conforme podemos ver
na foto ao lado que é a mesma de cima ampliada.Ao
lado podemos ver a região (3) ampliada.
Conclusão Nº 09-06:
A oxidação dos
carbonetos torna uma determinada região do rolamento mais sucessível ao
desgaste (4). Em ambos os rolamentos, pudemos conferir que as regiões onde
verificamos os sinais de descascamento estavam sempre próximas aos orifícios
de entrada de graxa (2), que são três e ficam eqüidistantes, trazendo a graxa
que é bombeada para dentro do rolamento.
O que pode
ter acontecido é que o bico graxeiro, ao qual conectamos a bomba de graxa, de
alguma forma permite a contaminação
do rolamento que se dá de maneira mínima, mas efetiva no resultado do desgaste
nos rolamentos analisados. O
que podemos recomendar é que os bicos sejam trocados periodicamente, no intuito
de melhorarmos a condição
de funcionamento dos equipamentos, causando assim uma melhor confiabilidade a
médio e longo prazo em todos os rolamentos de mancais, devido ao agravante dos
elementos água e sal, que unidos tem um grande poder oxidante. Também
recomendamos a monitoração programada desses mancais através da análise de
vibrações, pois o sintoma pode estar ocorrendo em outros rolamentos por
estarem sujeitos à mesma influência de oxidação do meio ambiente.
Acima
podemos ver a foto demonstrando as regiões de desgaste do rolamento
consideradas normais (parte brilhante) e a oxidação próxima ao orifício de
lubrificação, o qual de alguma forma propiciou a contaminação da pista do
rolamento por um agente oxidante.
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Relatório
de análise de falha Nº 05-07
Data:
17/05/07
Data
da Substituição dos Rolamentos:
18/04/07
Objetivo:
Inspecionar dois rolamentos substituídos na bomba de Água da Caldeira, pois
apresentam defeito regularmente, e encontrar o agente causador.
Equipamento:
Bomba de Água da Caldeira nº2.
LOA
- Rolamento: 6404 C3
LA
- Rolamento: NU 207 C3
Análise da Falha
Características de falha
encontradas
Rolamento 6404
O
rolamento apresentou oxidação, comprovada pela foto ao lado, acompanhada por
desgaste acentuado em sua gaiola, conforme inspeção executada antes de sua
desmontagem.
Diagnóstico
da Análise
da falha
A Oxidação ocorre devido à ação de algum elemento químico, como a água,
que causa a diminuição da ação dos carbonetos na superfície da estrutura química
do aço. Os elementos rolantes passam pela região enfraquecida e causam um
desgaste acima do normal, como podemos ver em sua gaiola
Após a desmontagem, verificamos outros indícios que nos ajudaram a
confirmar os agentes causadores do defeito no rolamento, quando observamos as
partes internas das pistas do rolamento 6404.
Ao lado
podemos ver as fotos da pista interna do rolamento. Na primeira observamos a
marca do desgaste irregular, causada a uma força axial que também foi
confirmada no Rolamento NU 207, que veremos a seguir. Esse vetor axial fez com
que as esferas do 6404, trabalhassem totalmente fora do centro da pista,
causando endentações e rebarbas na
borda da mesma.
Na foto ao
lado (ampliada) podemos ver um dos pontos que apresentou maior desgaste com
perda de material. Este desgaste ou endentação, foi causado pela ação de um
agente químico (provavelmente água) que em combinação com a força axial,
resultou em enfraquecimento e sobrecarga, causando os valores de vibração
alarmante.
Características da falha encontrada
Rolamento NU 207
O
Rolamento “NU
207”
por sua vez, demonstrou acentuado desgaste em
apenas um lado de sua gaiola, como podemos ver em ambas as fotos ao lado, que
pertencem à mesma gaiola.
Na
foto ao lado podemos ver o lado que apresentou o desgaste e abaixo o outro
lado que está normal.
Essa característica de falha, nos confirma que realmente existe um vetor, ou
seja, uma força axial atuando sobre o sistema que se faz prejudicial ao bom
funcionamento da máquina.
Os
demais elementos do rolamento (pistas interna e externa) não apresentaram
grandes problemas , pois se trata de um rolamento NU que admite uma variação
axial; no entanto, pudemos ver variações no posicionamento nas pistas que também
confirmam, a anormalidade atuante no sistema.
Conclusão
Com base
nos indícios encontrados, chegamos à conclusão que devido à falta de espaço
para a dilatação térmica, os rolamentos analisados apresentaram os defeitos
(fadiga) em seus elementos. Essa condição agravada por uma falha de vedação
no sistema de resfriamento do mancal do rolamento, que não vedou de maneira
suficiente, a ponto de permitir a impregnação da graxa por água, afetou o
estado molecular das camadas de tratamento térmico nas pistas do rolamento e
facilitou o desgaste, colaborando para o resultado encontrado.
Recomendamos
portanto, a especificação na montagem dos rolamentos, principalmente do
6404, em relação à dilatação térmica no sistema eixo/rolamentos e
da revisão do sistema de resfriamento dos mancais, quanto à alguma
anormalidade que possa causar a impregnação de água
nos mancais de rolamento.
