Falha em redutor de velocidade em transportador de navio

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Marcos Thadeu Giacomini Lobo

Marcos Thadeu Lobo

Engenheiro Mecânico Graduado Pela Universidade Estadual De Campinas ( Unicamp ) em 1985. Ingressou na Petrobras Distribuidora S/A em 1986 como profissional de Suporte Técnico em Produtos. E atualmente exerce a função de Consultor Técnico Sênior.

FALHA CATASTRÓFICA EM REDUTOR DE VELOCIDADE EM TRANSPORTADOR DE CARREGAMENTO DE NAVIO

Condição de operação

O redutor de velocidade utilizado em acionamento de transportador de carregamento de navio passou, a partir de determinado momento, a ter sua condição de operação continuamente monitorada através de análise do óleo lubrificante em serviço.

Figuras 1/2 – Redutor de velocidades em transportador de carregamento de navio
Figuras 1/2 – Redutor de velocidades em transportador de carregamento de navio

Ao passo que as concentrações de metais de desgaste resultavam ser mais elevadas que o esperado para este tipo de redutor de velocidades, elas se mantinham relativamente consistentes como o decorrer do tempo. Se trabalharmos com Limites de Alerta e Críticos baseados em dados históricos reais para esta unidade podemos dizer que o citado redutor de velocidades estava operando em condição de trabalho satisfatória.

Figura 3 – Concentrações de Fe e Pb no óleo lubrificante do redutor de velocidades analisado
Figura 3 – Concentrações de Fe e Pb no óleo lubrificante
do redutor de velocidades analisado

Aumentos nas concentrações de metais nos laudos de análise do óleo 

Porém, mudanças para pior passaram a ocorrer 02 meses após esta análise. Níveis de ferro, cromo, níquel ( componentes elementares do aço ) e chumbo aumentaram dramaticamente  indicava que, além das engrenagens, os mancais de rolamento, também, estavam sofrendo desgaste. Os aumentos nas concentrações de metais foram reportados pelos laudos de análise do óleo lubrificante em serviço não tendo sido tomada, no entanto,  nenhuma outra providência que não a troca da carga de óleo lubrificante.

Nova análise de óleo lubrificante em serviço, 03 meses após a análise mostrada na Figura 1 mostrava, contudo, que os resíduos de desgaste continuavam a aumentar e, novamente, a única ação tomada foi  mudar-se a carga de óleo lubrificante.

Pela comparação com os Limites de Alerta e Críticos colocados no laudo de análise ficava evidente que o redutor de velocidades estava em iminente modo de falha.

Figura 4 – Concentrações de resíduos de desgaste em níveis acima dos Limites de Alerta e Críticos
Figura 4 – Concentrações de resíduos de desgaste em níveis acima dos Limites de Alerta e Críticos

Antes que fossem efetuadas quaisquer intervenções no redutor de velocidades foi realizada análise de vibrações que indicava anormalidade em mancal de rolamento do eixo de entrada, o que confirmava o desgaste indicado pela análise do óleo lubrificante em serviço.

Figura 5 – Análise de vibrações em redutor de velocidades
Figura 5 – Análise de vibrações em redutor de velocidades

Com base nas análises do óleo lubrificante em serviço e de vibrações o staff de manutenção decidiu pela substituição do redutor de velocidades. Não havia, porém, redutor de velocidades similar em estoque sendo necessário solicitar-se ao OEM o envio de nova unidade  e avaria catastrófica ocorreu 01 dia após o recebimento da nova unidade, exatamente 02 semanas após haver sido recomendada a substituição.

Consequências da mudança do grau de viscosidade do óleo utilizado

Inspeção minuciosa foi efetuada no redutor de velocidades com vistas a determinar-se a causa da falha. Durante o processo de investigação, existia uma preocupação com respeito à viscosidade do óleo lubrificante. O lubrificante que, supostamente, estaria sendo utilizado  teria grau de viscosidade ISO VG 150. Porém, a partir de determinada análise,  verificou-se grau de viscosidade significativamente diferente para o óleo lubrificante em serviço.

Verificou-se, então, que o grau de viscosidade recomendado pelo OEM para o óleo lubrificante a ser utilizado neste redutor de velocidades era ISO VG 680 sendo este o grau de viscosidade relatado pelos últimos  laudos de análise. Averiguou-se, então, que o cliente havia mudado o grau de viscosidade do óleo lubrificante para ISO VG 680 sem haver informado o laboratório de análise de óleos lubrificantes sobre a mudança. O grau de viscosidade ISO VG 150, inicialmente informado, continuava sendo o existente nos registros sendo esta, portanto, a razão da não conformidade referente à viscosidade.

Falha Catastrófica

Ocorreu então algo inesperado: tão logo se efetuou a troca do grau de viscosidade do óleo lubrificante de ISO VG 150 para ISO VG 680 houve a falha catastrófica do redutor de velocidades. No decorrer da investigação da causa raiz da avaria catastrófica averiguou-se que os condutos projetados para conduzir o lubrificante até os mancais de rolamento encontravam-se parcialmente obstruídos por borra.

Figura 6 – Indicação de iminente condição catastrófica no redutor de velocidades
Figura 6 – Indicação de iminente condição catastrófica no redutor de velocidades

Em face de sua menor viscosidade, o óleo lubrificante com grau de viscosidade ISO VG 150, ainda, fluía pelos condutos parcialmente obstruídos pela borra e lubrificava os mancais de rolamento, evitando o desgaste acelerado e retardando a avaria catastrófica. Quando o óleo lubrificante foi substituído pelo de grau de viscosidade ISO VG 680, recomendado pelo OEM, a borra impediu o escoamento deste óleo lubrificante de maior viscosidade até os mancais de rolamento, e isto provocou   uma rápida condição catastrófica de desgaste no redutor de velocidades.

Figura 7 – Inspeção de causa raiz da avaria catastrófica
Figura 7 – Inspeção de causa raiz da avaria catastrófica

Dificuldades na coleta de amostras

O técnico que coletava as amostras para análises no óleo lubrificante do redutor de velocidades que sofreu falha catastrófica mencionou que tinha dificuldades em coletá-las visto que o fluxo de óleo lubrificante para o frasco era muito pequeno. Por sua vez, no novo redutor de velocidades que iniciou em serviço com o lubrificante adequado as amostras de óleo lubrificante eram coletadas fácil e rapidamente sendo o fluxo de óleo lubrificante muito bom.  Este fato, obviamente, já indicava a formação de borra no sistema em face, provavelmente, de intervalos de drenagem muito extensos.

Figuras 8/9 - Coleta de amostras: fluxo lento e rápido de óleo lubrificante
Figuras 8/9 – Coleta de amostras: fluxo lento e rápido de óleo lubrificante

Conclusões

O entendimento dos dados apresentados em análises das amostras de óleo lubrificante e o claro entendimento de como se utilizar os Limites de Alerta poderão reduzir significativamente o tempo de paralisação em função de falhas mecânicas. É muito comum cair-se na rotina de se buscar a solução de problemas mecânicos com, tão somente, a substituição da carga de óleo lubrificante. Neste estudo de caso, é aparente que o problema havia começado bem antes que o óleo lubrificante começasse a ser analisado e se maior atenção fosse dada às primeiras análises de óleo lubrificante é provável que a avaria catastrófica do redutor de velocidades teria sido evitada.

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