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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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reto
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me
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tera
l
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
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Ch
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Ro
mp
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Ca
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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
55 94 3327-4669
55 94 8142-9776