Simulações detectam falhas na estrutura de máquinas

Causa e solução para vibrações e deficiência em rolamentos podem ser identificadas no computador

A presença de rachaduras na estrutura de um moinho de barras provocada pelo excesso de vibração da produtora de alumínio Alumar iria levar a uma despesa de R$ 13 milhões para o conserto da estrutura do moinho. O trabalho  da equipe de Engenharia de Análise Dinâmica da fabricante de rolamentos SKF, foi propor uma solução mais rápida e econômica para a Alumar. Através da análise por ODS e Elementos Finitos foram identificados os pontos onde estavam sendo gerados os problemas e foi proposto um reforço na base de concreto do equipamento e também na parte metálica do redutor de acionamento, com isso o custo de reparo da base do moinho foi reduzido para R$ 4 milhões, resultando em um saving de R$ 9 milhões. A consultoria prestada pela SKF identificou que a implantação de reforços na base de concreto e no redutor de acionamento poderia ser feita dentro de uma parada programada de manutenção, não havendo necessidade de paradas prolongadas de produção e os prejuízos financeiros associados a ela.

Através da análise de Formas de deflexão operacional (ODS, sigla em inglês) é possível identificar quanto a máquina está se movendo, onde ela se move mais e a área na qual os modos de deflexão estão presentes. A análise é complementada com a técnica de Elementos Finitos (FEM) que demonstra os efeitos de enrijecimento por esforço em componentes mecânicos rotativos. Em sua página na internet, o engenheiro e proprietário da Núcleo de Cálculos Especiais, Avelino Alves Filho explica as funcionalidades dos Elementos Finitos: "Os "softwares" de Elementos Finitos oferecem-nos uma Biblioteca de Elementos do Programa, contendo diversos elementos, cada qual tentando representar um diferente comportamento físico conhecido da Mecânica Estrutural (placas, cascas, membranas, sólidos, vigas, etc.) por intermédio dos modelos de análise". O método de elementos finitos também é útil também antes do equipamento ser fabricado. A técnica "prevê como o produto vai se comportar antes de ser fabricado evitando milhares de testes reais, reduzindo custos e aprimorando projetos e produtos com alta qualidade e desempenho."

Em 2008, o engenheiro da engenharia de análise dinâmica da SKF, Mário Eduardo Correr apresentou um artigo no 45° Seminário de Laminação, um trabalho com análise similar em um laminador LLP da Aços Villares que apresentava falhas. O sistema de acionamento do equipamento sofria deformações de torção e deflexões, que comprometiam o alinhamento dinâmico do sistema deformando os mancais e eixos do laminador. Com o uso combinado destas técnicas de análise, ODS e FEM, foi verificado que os esforços excessivos nas engrenagens e nos mancais provocavam quebras dos componentes, eixos e dos rolamentos do acionamento. Através da combinação da análise por ODS e Elementos Finitos foram propostos reforços no sistema que permitiram ao equipamento voltar a funcionar normalmente.

O mau funcionamento dos rolamentos em uma máquina provoca desgaste excessivo, diminuição da vida útil do equipamento e ainda podem afetar a produção. Investigar essas alterações podem ser feitas de forma simples, como diminuindo a rotação da máquina e mantendo a atenção nos ruídos provocados e na rápida variação de temperatura do óleo das engrenagens. Ou de forma mais complexa, com o uso combinado destas técnicas de análise.

O alerta de Danuza Santana é observar o projeto da base onde estão sendo colocadas as máquinas, às vezes novas, mas que estão em uma região de ressonância, o que aumenta a chance da máquina apresentar problemas. Mário Correr explica que ao fazer modificações no sistema de rolamento para o melhor funcionamento da máquina existe a necessidade de modificar as estruturas também, para que as mudanças sejam suportadas, como um reforço na base da máquina. O contrário, também é necessário, se há uma necessidade de reforçar a estrutura do equipamento, também será necessário mudanças no sistema de rolamento.




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