Análise De Falhas

1- Introdução

1.1- Definição de falha em uma estrutura:

Uma parte, ou um conjunto todo de uma estrutura, é considerado “falhado” a partir de uma das três condições abaixo:

• Quando a estrutura fica completamente inutilizada;

• Quando ela pode ser utilizada, mas não é capaz de desempenhar a sua função satisfatoriamente;

• Quando uma séria deterioração a torna insegura para continuar a ser utilizada.

1.2- Razões para a falha de uma estrutura:

As causas para a falha da maioria das estruturas geralmente estão relacionadas com os seguintes problemas:

• Negligência durante o projeto, a construção ou a operação da estrutura;

• Aplicação de um novo projeto ou de um novo material, que vem a produzir um inesperado resultado.

No primeiro caso, os procedimentos existentes são suficientes para se evitar a falha, mas não são seguidos por uma ou mais das partes envolvidas, devido à erro humano, ignorância, ou procedimento proposital. Fabricação mal feita, materiais inapropriados ou abaixo de especificações, erros na análise de tensões, e erro de operação são exemplos de casos onde uma tecnologia apropriada e a experiência estão disponíveis, mas não são aplicadas.

O segundo caso é muito mais difícil de se evitar. Quando um projeto “melhorado” é introduzido, existem certos fatores que o projetista pode não conhecer. Novos materiais podem oferecer tremendas vantagens, mas também problemas em potencial. Consequentemente, um novo projeto ou novo material deve ser colocado em serviço somente após um longo período de testes e análises.

1.3- Funções da análise de falhas

As razões principais para se conduzir uma análise falhas consistem na determinação e na descrição dos fatores responsáveis para a falha do componente estrutural ou da própria estrutura. Esta determinação pode ser motivada tanto pela pratica de engenharia como por considerações de ordem legal.

A análise de falhas esta intimamente ligada aos processos de projeto e fabricação do componente estrutural.

1.4- Procedimento investigativo

Quando uma falha estrutural acontece e uma investigação é requerida, é razoável sugerir a pergunta: “por onde começar?”

Para um investigador metalurgista, o começo consiste no momento em que ele é chamado para trabalhar no caso em questão. Por outro lado, o componente estrutural foi concebido, projetado e fabricado durante um período prévio a sua falha. Assim, existe toda uma história prévia associada ao componente que precisa ser conhecida. A partir desta história prévia, monta-se uma sequencia padrão de testes, para a análise da falha referida.

O total de investigações, ensaios e análises listados em análise parecem ideais para qualquer tipo de análise. Na maior parte das vezes e de acordo com o interesse das partes envolvidas, algumas destas técnicas não são realizadas, exatamente devido às limitações de tempo e recursos.

2- Possíveis causas para a falha

A ocorrência de falhas normalmente é o resultado de uma ou mais circunstâncias que degradam a eficiência do componente ou da estrutura envolvida. Basicamente podem-se conceber as seguintes seis causas fundamentais:

1- Especificação não adequada;

2- Projeto não eficiente;

3- Falhas na fabricação;

4- Instalações de operações impróprias;

5- Manutenção insuficiente;

6- Operação não adequada;

2.1 - Especificação não adequada

A especificação de construção de um equipamento ou estrutura pode apresentar falhas nos seguintes itens:

- Material inadequado – todos os materiais apresentam certas características e propriedades que juntamente com o seu custo vão definir a sua aplicabilidade em uma determinada condição de uso. Existem propriedades físicas, químicas e mecânicas que podem ou não serem adequadas pra uma determinada aplicação.

- Tratamento térmico inadequado – de uma maneira geral, o tratamento térmico consiste em aquecer e resfriar uma peça de metal ou parte dela adequadamente até que esta atinja certas propriedades mecânicas de interesse. As alterações que os tratamentos térmicos vão produzir no material vão depender de como vão ser executados este tratamento e também do material a ser tratado.

Assim sendo, têm-se quatro principais variáveis que estão diretamente associados com o desempenho mecânico das peças tratadas: Temperatura de aquecimento; Taxa de resfriamento; Composição química do material; História de tratamentos anteriores.

- Lubrificação inadequada – Quando recobertos por um lubrificante eficaz, a degradação pelo contato entre as superfícies será bastante reduzida pois ocorrerá:

* Menor geração de calor e consequentemente aquecimento dos componentes devido ao calor dissipado pelo atrito;

* Redução da temperatura também pelo agente lubrificante;

* Redução da corrosão;

* Redução da vibração e ruído;

* Redução do desgaste em geral.

Uma lubrificação só pode ser considerada adequada quando o ponto de lubrificação recebe o lubrificante certo, no volume adequado e no momento necessário. A inadequação deste processo pode disparar um processo de degradação nos componentes em contato que pode evoluir, por exemplo, para uma fadiga por contato.

2.2 - Projeto não eficiente

As peças, em geral, não funcionam isoladamente. Elas trabalham associadas a outras formando conjuntos mecânicos que desempenham funções determinadas. Erros dimensionais no acoplamento ou incompatibilidade entre os componentes produzem trincas, pontos de corrosão galvânica, folga ou simples desalinhamentos, que levam a um desgaste prematuro do conjunto, favorecendo o surgimento de pequenas falhas (geralmente trincas), especialmente em pontos de tensão ou de variação abrupta de propriedades