Case de sucesso: Ensaios não destrutivos, extensometria, análise estrutural e de repotenciamento de uma ponte rolante

Tempo de leitura: 5 minutos

Introdução

No último texto postado no Blog da KOT, foi evidenciado o trabalho realizado para avaliar a viabilidade da extensão do caminho de rolamento de uma ponte rolante. Além disso, alguns conceitos básicos sobre o ativo também foram dissertados, clique aqui e confira

O presente artigo abordará um trabalho executado pela equipe da empresa na análise de uma ponte rolante. Durante o estudo, foram realizadas atividades de inspeção visual, ensaios não destrutivos, extensometria, análise estrutural e análise do repotenciamento do ativo.

A ponte rolante em questão é formada por duas vigas principais externas, duas vigas principais internas, duas vigas de interligação, um carro de elevação principal, um carro de elevação auxiliar e o sistema de translação. O ativo tem como principal função o transporte e o basculamento de panelas com gusa para o processo de produção de aço. A Figura 1 mostra a vista geral da ponte.

Figura 1: Fotografia de vista geral da ponte rolante. [1]

A Figura 2 mostra as vistas do desenho técnico do ativo com a indicação dos sistemas que compõem a máquina.

Figura 2: Subdivisão da ponte rolante. [1]

Serviços de Campo

Os serviços feitos em campo visavam  realizar a inspeção da integridade estrutural da ponte rolante, identificando pontos de não conformidade para indicação de possíveis medidas necessárias para adequação do equipamento à operação segura. Para isso, foram verificadas as condições das estruturas pelos métodos de inspeção visual, ensaios não destrutivos por ultrassom e líquido penetrante.

  • Inspeção Visual

A inspeção visual foi efetuada para verificação da condição geral do equipamento, buscando por pontos de corrosão na estrutura. Também foi feita a inspeção das principais uniões soldadas e avaliação de possíveis perfis e chapas deformadas e modificações de projeto.

Durante essa inspeção alguns pontos de não conformidade foram encontrados e alguns deles podem ser vistos abaixo.

A Figura 3 mostra uma solda na cabeceira da viga auxiliar em que não foi realizado o preenchimento total do cordão de solda, enquanto a Figura 4 identifica uma deformação no batente do carro principal.

Figura 3: Solda com falta de fusão detectada na cabeceira da viga auxiliar. [1]
Figura 4: Deformação no batente do carro principal. [1]

Elementos dentro das conformidades esperadas também foram encontrados e registrados durante a inspeção visual. A Figura 5 mostra a roda do carro auxiliar.

Figura 5: Posição da roda do carro auxiliar. [1]

Após o término das inspeções visuais, a KOT indicou que a melhor ação a ser tomada, para os casos dos desvios observados, seria aguardar o relatório técnico de análise estrutural para verificar o dimensionamento dos elementos. Para os elementos encontrados dentro dos parâmetros esperados foi indicado um plano de inspeção periódico.

  • Extensometria

A análise por extensometria foi realizada em diversas etapas de operação comandada em que foi possível avaliar a deformação em pontos específicos da estrutura. Durante o teste foram realizados diversos movimentos da ponte rolante com o objetivo de calibrar o modelo computacional com uma carga padrão com massa conhecida. 

Na Figura 6 é apresentado o gráfico contendo os resultados obtidos durante a extensometria. As informações serão utilizadas na análise estrutural por elementos finitos da ponte rolante, para calibração do modelo computacional.

Figura 6: Resultados obtidos durante a extensometria. [1]
  • Ensaios não destrutivos

Os ensaios não destrutivos de líquido penetrante e ultrassom foram realizados nas soldas existentes. Nenhum ponto de não conformidade foi encontrado..

Análise estrutural

Diante das não conformidades encontradas, a KOT realizou a análise estrutural da ponte, com o intuito de identificar os pontos de atenção na estrutura e avaliar possíveis causas. Alguns dos objetivos da avaliação estrutural estão listados abaixo:

  • Análise estrutural estática;
  • Análise de fadiga;
  • Análise de flambagem;
  • Análise de ligações.

Para a análise estrutural da ponte rolante, foram elaborados modelos de elementos finitos da estrutura em software específico. Os modelos em elementos finitos elaborados para a análise do equipamento podem ser vistos na Figura 7 e na Figura 8.

Figura 7: Modelo de elementos finitos da ponte rolante. [1]
Figura 8: Modelo de elementos finitos da travessa da elevação principal. [1]

Os resultados encontrados durante as simulações estruturais podem ser vistos resumidos abaixo:

  • Análise estrutural estática: 

Foram encontrados pontos em que o índice de utilização é maior que o índice admitido por norma.

  • Análise de fadiga: 

Foram encontrados pontos em que o índice de utilização é maior que o índice admitido por norma.

  • Análise de flambagem: 

Não foram encontrados pontos de não conformidade.

  • Análise de ligações: 

Foram encontrados pontos em que o índice de utilização é maior que o índice admitido por norma.

A Figura 9 mostra um dos resultados encontrados durante a análise estática do equipamento.

Figura 9: Índices de utilização no manual do carro principal. [1]

A validação do modelo de elementos finitos elaborado pela KOT foi feita por meio da comparação entre as deformações medidas durante extensometria na ponte rolante e as deformações encontradas no modelo para condições similares de carregamento, os resultados dessa comparação podem ser vistos na Figura 10.

Figura 10: Deformações obtidas na extensometria e no modelo. [1]

Comparando os dados, foi observado que as deformações presentes na estrutura da ponte são coerentes com as deformações encontradas no modelo e suficientes para garantir que os resultados obtidos no modelo sejam válidos para a estrutura real da ponte. Com isso, o modelo computacional da ponte foi considerado válido.

Análise de repotenciamento

Essa parte do estudo foi responsável por verificar a viabilidade do repotenciamento da capacidade da elevação principal da ponte para aumentar sua capacidade. Para isso, foi necessário executar a avaliação estrutural e mecânica do ativo, considerando os novos carregamentos desejados pela empresa cliente.

Após a realização das análises, a KOT não encontrou restrições para o repotenciamento da ponte rolante, desde que os reforços indicados fossem instalados obrigatoriamente para a condição repotenciada.

Conclusão

Após o término das análises, devido às não conformidades verificadas na análise estrutural da ponte rolante, foram apresentados conceitos das mudanças ou reforços necessários para adequação da estrutura aos critérios estabelecidos em norma.

Trabalhos de campo muitas vezes são cruciais para o desenvolvimento de um estudo completo. A identificação de pontos de não conformidade pode prevenir paradas de produção e até mesmo acidentes. Quando aliados a análises computacionais é possível ter o entendimento completo do contexto de trabalho de um ativo, validando modelos computacionais e levantando informações que muitas vezes passam despercebidas.

A KOT Engenharia conta com colaboradores aptos a atuar no campo, executando inspeções visuais, ensaios não destrutivos e coleta de dados. A equipe da empresa ainda pode realizar análises computacionais diversas. Entre em contato para mais informações!

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Equipe KOT Engenharia

Com mais de 27 anos de história e diversos serviços prestados com excelência no mercado nacional e internacional, a empresa promove a integridade dos ativos dos seus clientes e colabora nas soluções dos desafios de Engenharia. Para essa integridade, utiliza ferramentas para o cálculo, inspeção, instrumentação e monitoramento de estruturas e equipamentos.

Referências:

[1] Acervo KOT

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