Fratura de Eixos de Moenda

Conheça - Fratura de Eixos de Moenda

Eixos de moenda de cana-de-açúcar são considerados componentes estratégicos dentro do sistema de moagem, pois sua eventual falha acarreta prejuízos significativos tanto com o alto custo de reposição, como com custos decorrentes do tempo de parada para sua substituição, além de perdas de extração devido ao by pass do terno afetado.

Fratura de Eixos de Moenda

Foto 1 - Eixo de moenda fraturado por fadiga durante a safra.

Entretanto, a Welding tem avaliado que, em quase todos os casos de análise de falha de eixos fraturados que passam pelo seu laboratório, raramente estes chegaram a tal situação por terem atingido a vida útil prevista. Tal falha sempre está associada a situações adversas, impostas aos eixos devido a falhas de manutenção ou de material. Podem-se contar nos dedos os eixos fabricados com material adequado que falharam sem ter sofrido reparos de solda, sem ter corrosão intensa em regiões críticas como na de vedação - o que facilita a nucleação de trincas - ou sem ter iniciado a safra já com presença de trincas, devido a falta de inspeção preventiva ou a reparos de solda mal executados.

Fratura de Eixos de Moenda

Foto 2 - O aspecto da superfície de fratura de praticamente todos os eixo 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 catastrófica.

Portanto, sentimo-nos seguros em afirmar que, caso não haja adversidades operacionais extremas e as manutenções preventiva e corretiva sejam realizadas de maneira adequada, a vida útil dos eixos de moenda tenderia a ser extremamente longa, já que este componente é superdimensionado e seu limite de fadiga está muito acima dos esforços a que estará 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 em fadiga do 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 soldagem na entressafra.

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

A Welding defende o conceito de que 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 de especificação técnica para efetuar a compra. Para tanto, a Welding disponibiliza gratuitamente a ETP 100-01 "Eixo de Aço Carbono Forjado para Moenda", para que qualquer interessado a utilize em processos de compra.

Fratura de Eixos de Moenda

Foto 4 - 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 à resistência à propagação de trincas.

2. Fabricar o eixo utilizando-se 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-se, desta forma, a necessidade de recuperação por soldagem.

4. Não montar rodetes com folga excessiva e fazer ajustagem adequada das chavetas, evitando-se, 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 removidas (refrisadas). Neste caso, é necessário realizar inspeção por ultra som utilizando-se transdutor angular para detecção de eventuais trincas localizadas em regiões sob a camisa. Este ensaio é essencial e requer mão-de obra especializada.

Fratura de Eixos de Moenda

Figura 1 - Representação típica do posicionamento de cabeçotes de ultra-som para detecção de trincas em eixo com a camisa montada

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 necessitem de soldagem devem ser recuperadas utilizando-se procedimento adequado que, invariavelmente, envolve os seguintes parâmetros: a) Procedimento e 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 no 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.

Fratura de Eixos de Moenda

Foto 5 - Corte transversal de eixo recuperado por soldagem deficiente, com trinca iniciada na solda e, em outra posição, fratura iniciada na ZTA.

Os assuntos técnicos deste boletim foram correlacionados a eixos de moenda, entretanto, é sabido que em usinas de açúcar e álcool, 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.


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