É corriqueiro na indústria a ocorrência de fenômenos não esperados durante a operação: entupimentos, falhas, má distribuição de material e de cargas, entre outros. Nesses casos, uma solução de elevado custo seria a obtenção de novo maquinário. Já a realização de uma avaliação estrutural é, na maioria das vezes, uma solução menos onerosa, em que o problema é analisado e modificações são propostas para os equipamentos já existentes na planta da empresa.

Neste artigo, saiba como a Kot Engenharia aplicou conhecimentos da Engenharia Estrutural ao propor soluções para as condições de operação de silos. Caso tenha interesse em conhecer outros Cases de Sucesso da Kot Engenharia, clique aqui. 

Análise estrutural de modificações de silos

Define-se silo como uma estrutura metálica ou em concreto utilizada para o armazenamento de materiais granulados. Ele geralmente faz parte do conjunto de um prédio, que é responsável pelo carregamento e/ou descarregamento do granel.

A Kot realizou a avaliação estrutural de silos de uma planta industrial e verificou um problema no que diz respeito ao acesso a esses silos durante a operação, devido ao acúmulo de material. Sendo assim, possíveis soluções foram propostas, entre elas a alteração da geometria desses ativos de forma que o material seja melhor distribuído. Para verificar a aplicabilidade da alteração sugerida, a Kot realizou uma nova análise estrutural com base no método dos elementos finitos. 

Primeiro foram avaliadas as possibilidades de alteração das condições de operação, de forma que a diminuição de produtividade fosse a menor possível. A partir disso, as modificações estruturais foram feitas, chegando ao modelo apresentado na Figura 1.

Em seguida, o ativo passou por diferentes tipos de análises, que serão melhores explicadas abaixo:

• Análise Estática:

Foi utilizada para fazer a primeira verificação estrutural da nova geometria. Aqui foi indicada a tensão atuante em cada elemento por meio de uma escala de cor, onde o vermelho revela índices acima dos admissíveis por norma. Nesse momento, notou-se a necessidade de inclusão de reforços para que não houvesse concentradores de tensões localizados na estrutura. O resultado final é apresentado na Figura 2, onde a estrutura é aprovada.

• Análise de Fadiga:

Nessa etapa foi verificada a vida útil da estrutura a partir do número de ciclos da operação, considerando os perfis, chapas e ligações metálicas dos silos. Após reforço, a região mais crítica, na Figura 3, apresentou vida útil de 20 anos, o que condiz com o esperado para o ativo.

• Análise de Flambagem:

A análise de flambagem aplicada usou uma abordagem linear para a extração de autovalores a partir do sistema de rigidez da estrutura. O autovalor consiste na razão entre o esforço que causaria a flambagem do elemento e o esforço atuante. Portanto, resultados superiores a 1 indicam que a carga atuante é inferior à sua carga de flambagem. Todo o sistema apresentou valores admissíveis na análise.

Dado o êxito nas alterações dos silos, o prédio em que fazem parte foi verificado aplicando as novas condições de carga. O modelo em elementos finitos de viga-coluna é apresentado na Figura 5.

• Análise da Superestrutura: 

A análise da superestrutura incluiu a verificação estática e as ligações metálicas. Nessa, foram indicadas as ligações que deveriam ser alteradas no suporte dos silos, incluindo os processos de instalação e quais são as inspeções necessárias neste caso. As ligações alteradas são indicadas na Figura 6.

• Análise de Flexibilidade:

O estudo ainda incluiu as ligações de base, onde reforços foram projetados para regiões de não conformidades. Por isso, na análise de flexibilidade verificou-se os deslocamentos da região da estrutura principal do prédio afetada pelas modificações de carregamento dos silos, concluindo-se que todos os valores são inferiores aos deslocamentos admissíveis. Portanto, a modificação do silo não tem impacto quanto ao atendimento da estrutura aos seus estados limites de serviço de deslocamento.

• Análise Civil

Por fim, a infraestrutura foi analisada. Na verificação do radier de concreto armado de fundação que suporta os pilares do prédio, os esforços solicitantes calculados não superaram os admissíveis. O solo também apresentou capacidade resistente suficiente para suportar os esforços solicitantes.

Com a leitura desse case de sucesso é evidente fica evidente a importância da verificação estrutural após a indicação de modificações para um determinado ativo. Essa decisão aplica-se não somente ao objeto em questão, mas a todo conjunto que o inclui. Realizar instalações e modificações antes de inspeções, cálculos e simulações pode resultar em escolhas que apenas mascaram uma não conformidade e, em um futuro breve, novos problemas poderão surgir. 

Para entender quais soluções devem ser aplicadas aos seus ativos, entre em contato com o time da Kot Engenharia.

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Referências:

[1] Acervo Kot Engenharia.