Eixos de moenda de cana-de-açúcar são componentes considerados estratégicos dentro do sistema de moagem. Sua eventual falha acarreta prejuízos significativos, tanto pelo alto custo de reposição, como por custos decorrentes do tempo de parada para sua substituição. Além disso, há perdas de extração devido ao by pass (ou desvio) do terno afetado.

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

Entretanto, temos avaliado que os casos de análise de falha de eixos fraturados que passam pelo laboratório da Priner raramente 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.

São poucos os eixos fabricados com material adequado que falharam sem ter sofrido reparos de solda, corrosão intensa em regiões críticas como na de vedação (o que facilita a nucleação de trinca) ou sem ter iniciado a safra já com presença de trincas por causa da falta de inspeção preventiva ou de reparos de solda mal executados.

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

Afirmamos com segurança que, caso as manutenções preventivas e corretivas sejam realizadas de maneira adequada, e não haja adversidades operacionais extremas, a vida útil dos eixos de moenda tende a ser longa. Isso porque este componente é superdimensionado e seu limite de fadiga está muito acima dos esforços a que é submetido em operação normal. Entretanto, riscos profundos, superfícies grosseiras resultantes de corrosão, trincas e cantos vivos são concentradores de tensão que, somados a desalinhamentos do conjunto, minam a vida em fadiga do eixo.

Como o próprio nome já diz, os concentradores aumentam a tensão de maneira localizada nesses pontos. E 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.

Parâmetros para evitar a fratura dos eixos de moenda

Defendemos 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: Adquirir a matéria-prima adequada, utilizando especificação técnica para efetuar a compra. Para tanto, disponibilizamos gratuitamente a ETP 100-01 “Eixo de Aço Carbono Forjado para Moenda”, para que qualquer interessado a utilize em processos de compra.

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

• 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).
  
  
• Zelar pelo sistema de vedação das mangas, que diminuirá a incidência de riscos e de corrosão nesta região se for eficiente. Desta forma, é possível evitar a necessidade de recuperação por soldagem.
  
  
• Não montar rodetes com folga excessiva e fazer ajustagem adequada das chavetas. Assim, são evitadas trincas nos canais de alojamento das chavetas.

• Ao final da safra, realizar inspeções preventivas por meio de análise visual, dimensional e por ensaios não destrutivos (partículas magnéticas, ultra-som e líquidos penetrantes), empregando mão-de-obra especializada.

Cuidados especiais devem ser tomados com os eixos que não terão as camisas removidas (refrisadas). Neste caso, é necessário realizar inspeção por ultrassom, usando transdutor angular para detecção de eventuais trincas localizadas em regiões sob a camisa. Este ensaio é essencial e requer mão-de-obra especializada.

Figura 1 – Representação típica do posicionamento de cabeçotes de ultrassom para detecção de trincas em eixo com a camisa montada.

Trincas detectadas durante a inspeção preventiva devem ser eliminadas por usinagem ou por esmerilhamento localizado (eventualmente por goivagem), e as cavidades resultantes devem ser inspecionadas por ensaio de partículas magnéticas fluorescentes para confirmação da eliminação das trincas.

Cavidades ou regiões que necessitem de soldagem devem ser recuperadas por meio de procedimento adequado que, invariavelmente, envolve os seguintes parâmetros:

Inspeção por partículas magnéticas fluorescentes e ultrassom após usinagem das regiões recuperadas. Além disso, realizar inspeção visual e dimensional destas regiões.

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 por meio 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 ultrassom após usinagem das regiões recuperadas. Além disso, realizar inspeção visual e dimensional destas regiões

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

Corte transversal de eixo recuperado por soldagem inadequada com trinca iniciada na solda.

Aqui neste artigo, tratamos especificamente dos aspectos técnicos relacionados a eixos de moenda, mas sabemos que vários outros componentes de grande porte são fabricados com o mesmo material em usinas de açúcar e álcool. 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.

Priner tem amplo histórico de atendimento ao setor sucroenergético

Com nossa unidade em Sertãozinho, garantimos inspeções e avaliações metalúrgicas essenciais, contribuindo para a continuidade e a performance das operações no setor sucroenergético.

Com tecnologia de ponta e certificações de qualidade, nossa equipe tem um amplo histórico de atendimento ao setor, sempre viabilizando operações com segurança e eficiência.