RELATÓRIO DE ANÁLISE DE FALHAS

TAMBOR DE DESCARGA DO

TR-117K-06

JOSÉ CLÉBER RODRIGUES DA SILVA

VALE

0UTUBRO - 2010

José Cleber Rodrigues da Silva, VALE

Sumário

• Introdução

• Visão Geral

• Desenvolvimento

• Analise dos resultados

• Considerações Finais

• Propostas de Novas Ações

OBJETIVO

Identificar as causas e propor soluções para diminuir oueliminar as ocorrências de falhas reincidentes noconjunto de descarga do transportador de correia TR-117K-06 (cavalete, tambor-eixo e rolamentos).

O Ansys foi usado como ferramenta de análise estruturalpara suportar o estudo dimensional do conjunto.

LOCALIZAÇÃO DE CARAJÁS

USINA DE TRATAMENTO DE MINÉRIO

DE FERRO DE CARAJÁS - PA

FLUXOGRAMA DA PLANTA

BSM 3 – FLUXO DE PROCESSO

A instalação tem capacidade de projeto para 8000t/h e consiste de um britador de

mandíbulas, grelha vibratória, alimentador de sapatas com acionamento por

motores hidráulicos, alimentador de finos e nove transportadores de correia.

A BSM 3 é

responsável por

aproximadamente

40% da

alimentação da

Usina;

HISTÓRICO DE PARADAS DA BSM3 EM 2009 / 2010

Principais causas das paradas MECÂNICA na BSM 3 - JANEIRO A

MAIO - 2010

36,85

32,63

27,27 26,99

10,268,35 7,09 6,95 6,83

38,89

37%

54%

67%

86% 90% 93% 97% 100%

80%

19%

0

10

20

30

40

Ro

lete

Tam

bo

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e

reto

rno

Aco

pla

me

nto

hid

ráu

lico

Re

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mp

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Gu

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tera

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Enco

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r

Ho

ras

Par

adas

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

Principais causas das paradas mecânicas na BSM 3

84,05

40,51

30,49 28,89 27,3622,43 21,99 21,26

37,61

70,74

40%

60%68%

76%83%

89%94%

100%

51%

22%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Sa

pa

ta

Ta

mb

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Ro

lete

Ch

ute

De

sali

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to

Eix

o

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ção

Pre

v.

Ro

mp

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or

Ca

ixa

de

en

gre

na

ge

m

Ho

ras

Pa

rad

as

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%De JANEIRO a DEZEMBRO DE 2009

Paradas na BSM 3 dos Equipamentos por TAMBOR DE

RETORNO -MARÇO 2010

36,85100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%100%

0

10

20

30

40

TR

11

7-0

6

Ho

ras

Pa

rad

as

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

ESFORÇOS NO TAMBOR E CAVALETE

Cálculo das tensões na correia entre os tambores de acionamento 2 a capacidade Nominal até o TB 7

93,335m

12.284,12 m 120 m Dados: Revestimento Cerâmico

μ= 0,35

Ф= 200,7362

3,503507618

Tensão efetiva no tambor de acionamento 2

TeTB2= 20997,8 Kg

FE

TB2 TB1

PT= 2468,83 CV

PnT= 2200,57 CV T2TB2= 8718,75 Kg Tensão no lado frouxo da correia no tambor de acionamento 2

1100,28 CV CV

1100,28 CV CV T1TB2 29716,53 Kg Tensão no lado tenso da correia no tambor de acionamento 2

Pi= 4X600 CV Potência Instalada Cálculo das tensões na correia entre o tambor de acionamento 1 a capacidade de Nominal até o TB 8

Motores

4 X 561,37 CV (Nominal) a um rendimento de 98%

Motores

4 X 629,80 CV (Projeto)a um rendimento de 98%

η= 98% Rendimento TeTB1= 20997,78 Kg Tensão efetiva no tambor de acionamento 1

Peso do Contrapeso

T2TB1= 29716,53 Kg Tensão no lado frouxo da correia no tambor de acionamento 1

FE= 17437,50 Kg

T1tb1 = 50714,30 Kg Tensão no lado tenso da correia no tambor de acionamento 1

Acionamento 02(projeto)

1234,42

TRANSPORTADOR TR-117K-06

BSM 3

Acionamento 01(nominal)

Acionamento 02(nominal)

Potência Requerida pelo Transportador

Acionamento 01(projeto)

1234,42

V

PT eTB

45002

)1(

12 2

eTeT TB

22221 TBeTBTB TTT

V

PT eTB

45001

2112 TBTB TT

12111 TBeTBTB TTT

222 TBTFE

CV

HQLLQfLLVwfPt tt

270270

0

4500

0

Tt= T1+T2= 29716,53kg + 50714,30kg= 80430,83KG

(Tensão total da correia transportadora sobre o tambor)Potencia total do transportador

ANÁLISE ESTRUTURAL

TAMBOR / EIXO – CONDIÇÕES DE CONTORNO

APOIO NO EIXO - ROLAMENTO ESQUERDO

APOIO NO EIXO - ROLAMENTO DIREITO

ESFORÇO DE TRAÇÃO PROVOCADO PELA CORREIA TRANSPORTADORA MAIS 12% DE SOBRECARGA

ANÁLISE ESTRUTURAL

TAMBOR / EIXO – MALHA

Statistics

Nodes 53905

Elements 9074

ANÁLISE ESTRUTURAL

TAMBOR / EIXO – DEFORMAÇÃO TOTAL

ZONA DE MAIOR DEFORMAÇÃO

ANÁLISE ESTRUTURAL

TAMBOR / EIXO – TENSÃO EQUIVALENTE DE VON MISES

ANÁLISE ESTRUTURAL

TAMBOR / EIXO – TENSÃO NOS DISCOS E ESPELHO

ZONAS DE MAIOR TENSÃO

Tensão máxima de trabalho não ultrapassa a tensão limite de escoamento do aço (210 Mpa).

ANÁLISE ESTRUTURAL

EIXO – COEFICIENTE DE SEGURANÇA NO EIXO

O Coeficiente de segurança mínimo no eixo é 4,8.

ANÁLISE ESTRUTURAL DO CAVALETE DE DESCARGA

CONDIÇÕES DE CONTORNO

Apoios fixos na casa de transferência

Esforços Resultantes provocados pela tensão de tração da correia mais o peso do Tambor.

ANÁLISE ESTRUTURAL DO CAVALETE DE

DESCARGA DEFORMAÇÃO TOTAL

O Máximo valor de deformação está na mesa dos mancais que variam entre 2 a 3 mm

ANÁLISE ESTRUTURAL CAVALETE DE DESCARGA –

COEFICIENTE DE SEGURANÇA

O coeficiente de segurança da estrutura varia de 2,5 a 5 nas zonas em destaque.

O CS mínimo indicado pela simulação refere-se ao concentrador de tenção nas soldas da nevura.

FALHAS APONTADAS POR LAUDOS PREDITIVOS

Equipamento

Subconjunto

(ativo) Condição Preditiva

Data Análise

Data Execução Diagnóstico Recomendação

TR-117-06 TB-08 LD/LE Executado 10/06/2010

O Rolamento do mancal LD

apresenta sinais de defeito

na pista externa.

Substituir rolamento do

mancal LD.

TR-117-06 TB-08 LD/LE Alerta 27/05/2010

O Rolamento do mancal LD

apresenta sinais de defeito

na pista externa.

Substituir rolamento do

mancal LD.

TR-117-06 TB-08 LD/LE Executado 19/08/2009

O rolamento do mancal

apresenta defeito na pista

externa e gaiola.

Substituir rolamento do

mancal.

TR-117-06 TB-08 LD/LE Alerta 13/08/2009

O rolamento do mancal

apresenta defeito na pista

externa e gaiola.

Substituir rolamento do

mancal.

TR-117-06 TB-08 LD/LE Executado 08/05/2009

Rolamento com defeito na

pista externa.

Substituir rolamento do lado

direito.

TR-117-06 TB-08 LD/LE Intervenção Solicitada 14/04/2009

Rolamento com defeito na

pista externa.

Substituir rolamento do lado

direito.

TR-117-06 TB-08 LD/LE Executado 11/03/2009

Mancal LD ? Rolamento

com início de defeito na

pista externa.

Abrir mancais,

descontaminar e medir

folgas do rolamento dos

mancais ld e le.

TR-117-06 TB-08 LD/LE Alerta 05/02/2009

Mancal LD ? Rolamento

com início de defeito na

pista externa.

Abrir mancais,

descontaminar e medir

folgas do rolamento dos

mancais ld e le.

Histórico de Laudos 01/01/2009 a 11/07/2010

LEVANTAMENTO DOS ESFORÇOS NO ROLAMENTO

T1 = 8.719 kgf

T = 50.714 kgf

a = 180 graus

W = 7146 kgf

P= 72.773 kgf

R= 73.123 kgf

a T1

PT

W

R

d1d2

c aa

L

Po

yt

365KN365615NR

36561,5Kgf2/123.73

KgfR

DADOS DE CAPACIDADE TOTAL DO ROLAMENTO

De acordo com a tabelaapresentada as cargas estáticas edinâmicas do rolamento estãomuito acima do carregamento totalsolicitado pelo transportador vistoanteriormente, apresentando umcoeficiente de segurança de:

63,18365

6800

KN

KNCS

DIAGRAMA DE CAUSA E EFEITO EM ROLAMENTOS

Diagrama de Causa x Efeito

Categorias de Causas:

4 1 3 1 - Mão - de - Obra

2 - Métodos

3 - Máquinas

4 - Materiais

5 - Meio Ambiente

4 2 2

3 4 5

Armazenamento Inadequado

?

Desalinhamento topográfico do

eixoCausa 9

Falhas no Rolamento

Rolamento de Baixa Qualidade Contaminação Falta de Minitoramento

Identificação das Causas

Causas Prováveis:

Deficiencia na LubrificaçãoErros na Montagem

?Subdimensionamento

Problema

DEFEITO CONSTATADO NO ROLAMENTOS DO TB 8 DO

TR-117-06 APÓS EXECUÇÃO DO LAUDO PREDITIVO

O defeito evidenciado nas fotos mostra que houve falha prematura por abrasão ,na pista externa do rolamento, provavelmente ocorridos por passagem de corrente elétrica ou contaminantes no lubrificante.

OBS.: Atualmente é utilizada a graxa Mobilith SHC 220 (indicada para rotações e cargas moderadas) com intervalo quinzenal de relubrificação.

DIMENSIONAMENTO LUBRIFICANTE

D.Externo (D): 580 mm

D.Interno (d): 340 mm

Largura (B): 190 mm

N: 51 rpm

Use 0,002 p/ W33 0,005 e 0,005 p/ demais

Esfera 1

Cilindricos 5

Radial Esferas 10

DmN: 23.460

Qtde Graxa Relub: 551 Gramas

Interv. Aut. Rolos: 13527 Horas*

Intervalo Cilind.: 73077 Horas*

Inter. Radial Esf.: 147.514 Horas*

DmN acima de 400.000: graxa recomendada: Mobiltemp SHC 22/32 ou Mobilith SHC 32 (rotação altíssima).

DmN entre 200.000 e 400.000: graxa recomendada: Mobilith SHC 100 (rotação alta).

DmN entre 100.000 e 200.000: recomendação: Mobilith SHC 220/PM 220 (rotação moderada).

DmN abaixo de 100.000: graxa recomendada: Mobilith SHC 460/PM 460 ou SHC 1500 (rotação baixa).

GRAXA RECOMENDADA -->> Mobilith SHC 460/PM 460 ou SHC 1500* Ver intervalo corrigido conforme condições de trabalho e de ambiente (DialSet).

Dados do Rolamento

Graxa utilizada

CONSIDERAÇÕES FINAIS

• Após a análise realizada podemos concluir:

– A estrutura do cavalete, tambor e eixo não apresentam sub-dimensionamento estrutural;

– Com a substituição do revestimento dos tambores de acionamento, de borracha natural para

cerâmica, que aumenta o coeficiente de atrito entre a correia e o tambor, verificou-se a

necessidade de redução da carga de contra-peso.

– Devido ao grande numero de laudos preditivos pudemos constatar que há problemas com o

rolamento, porém, após análise dimensional do mesmo pudemos constatar que não há

sobrecargas (CS=18,63);

– Analisando as possíveis causas de falha em rolamentos identificamos os seguintes modos

abaixo:

• Lubrificação deficiente,

• Erros de montagem,

• Contaminação,

• Armazenamento inadequado

• Desalinhamento topográfico do eixo do tambor e/ou carro de tensor.

PROPOSTA DE NOVAS AÇÕES

• Carga de contra-peso

– Reduzir carga do contra-peso em 4 T de acordo com calculo apresentado.

• Lubrificação deficiente

– Realizar teste com o novo lubrificante dimensionado e acompanhar resultados.

• Desalinhamento topográfico do eixo do tambor e/ou carro de tensor

– Realizar levantamento topográfico da estrutura do tambor de descarga e carro tensor, e

corrigir possíveis falhas.

• Erros de montagem

– Qualificar equipes de manutenção em Tecnologia dos rolamentos I e Tecnologia dosrolamentos II.

• Contaminação

– Nos locais de contaminação excessiva substituir mancais atuais por de vedação especial(Estudo feito por Oiti Paiva – Preditiva – GAAUN).

• Armazenamento inadequado

– Verificar o cumprimento das inspeções no almoxarifado;

– Garantir cumprimento do plano de inspeção.

AGRADECIMENTOS

• A todos que contribuíram diretamente com a elaboração deste estudo em especial contribuição.

– Elirson Araujo – Técnico de manutenção industrial –GAAUN.

– Samir Birani – Eng. de Manutenção – GAAUN.

– Oiti Paiva – Supervisor de Preditiva – GAAUN.

– Bruno Silva – Supervisor de Preventiva da BSM3 – GASMN.

INFORMAÇÕES DO APRESENTADOR

José Cléber Rodrigues da Silva

Vale

Diretoria de Ferrosos Norte

Usina de Tratamento de Minério – Carajás

Engenharia de Manutenção

jose.cleber@vale.com

55 94 3327-4669

55 94 8142-9776