Analise de Falhas em Trem de Pouso Fokker 100 - Estudo de Caso e Questionário

GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO Fatec Itaquera Prof Miguel Reale CURSO CST Manutenção Industrial Disciplina Análises de Falhas Professor Rafael Maia Alunoa RM Semestre Turno Manhã Data Avaliação Oficial P2 Nota Escolha dois casos e responda os questionários abaixo 1 Que tipo de falha ocorreu 2 Onde quando e como ela aconteceu 3 Qual é a gravidade do problema 4 O que é característico da falha 5 Quais são os tipos de desgaste 6 Como se classifica a corrosão 7 Qual foi o modo de fratura 8 A origem da fratura está visível 9 Qual a relação entre a direção de propagação da fratura e a direção esperada normal de propagação 10 Quantos pontos de início de fratura existem 11 No caso de um metal ou liga forjada existem descontinuidades tais como inclusões dobras juntas soldadas etc 12 Há evidências de corrosão 13 A aplicação das tensões foi unidirecional ou alternada 14 De que forma a peça entra em contato com seu par no conjunto mecânico 15 Que reações podem ter ocorrido com a peça durante sua história 16 A que condições térmicas a peça foi submetida 17 Existem evidências de que o equipamento tenha sido operado em condições acima de sua capacidade 18 Tanto no que diz respeito à velocidade de operação quanto à carga máxima suportada 19 Existem evidências de que tenha havido abuso no uso do equipamento CASO 1 TREM DE POUSO DA FOKKER 100 Caso referese à investigação da fratura da aba de fixação do cilindro externo do trem de pouso principal de aeronave Fokker F100 ocorrida em 1999 Os detalhes deste acidente não foram fornecidos pela companhia aérea nem encontrados no sítio da ANAC Vc acha que tem o direito a acessar estas informações antes de escolher a aeronave do seu voo TREM DE POUSO DA FOKKER 100 INTERCORR Fig Corte AA detalhe da composição metalugica das regiões claras da microestrutura segundo a sua orientação bandeada da macroestrutura forjada Freqüência de trinca Fig Microestrutura da liga de alumínio DMD 5106A AlSi7Zn7Mg6SMn05Cu Microestrutura bandeada composta de grãos normalizados região clara e de regiões nanoestruturadas regiões escuras entendese sujei e fina precipitação TREM DE POUSO DA FOKKER 100 CONCLUSÕES INTERCORR Os pontos de corrosão localizada foram formados na interface entre a bucha de aço e a superfície do furo de AL corrosão galvânica e corrosão por fresta associadas com a presença de tensão residual de tração na superfície do furo A corrosão fresta e intergranular progrediu preferencialmente ao longo dos contornos de grão recristalizados do cilindro forjado contendo precipitados A propagação instável das trincas ocorreu preferencialmente pelo mecanismo de fratura dúctil intergranular frágil TREM DE POUSO DA FOKKER 100 CONCLUSÕES INTERCORR A corrosão localizada e a progressão instável de trincas foram favorecidas pela orientação bandeada da microestrutura da peça forjada que era perpendicular à superfície livre do furo A fratura do trem de pouso foi frágil e promovida pela presença de concentradores de tensão prétrinca de corrosão 13 mm Questão a falha foi por sobrecarga em relação à tensão de projeto problema na aterrissagem TREM DE POUSO DA FOKKER 100 SETORIAL INTERCORR O valor da tensão crítica de fratura com presença de prétrinca foi obtido através da MFLA que relaciona o tamanho crítico da trinca a com os valores de tenacidade à fratura do material K I c e de tensão crítica de fratura 7t Equação 1 No caso de presença prétrinca de corrosão de 13 mm em furo de raio de 3 cm valor de a efetivo 313 cm o valor estimado da tensão crítica de fratura é de 40 MPa para K IC 13 MPam12 Este valor está bem abaixo da tensão de projeto para fratura por sobrecarga 140 MPa A falha do trem de pouso não deveria ser atribuída ao piloto Existe informação de acidentes nos EUA e como decorrência novas diretrizes da END da Messier e Fokker O que foi feito com o documento de análise da falha produzido no Brasil CASO 2 IMPLANTES BUCOMAXILAR DE TITÂNIO PURO INTERCORR Análises de falha de placa malacável para fixação óssea na região bucomaxilar Placa foi cedida pelo Instituto de Ortopedia e Traumatologia da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo após a cirurgia de revisão Nenhuma informação foi disponibilizada para a investigação do caso tipo de fratura óssea data de operação data da recuperação e documentação radiográfica Esta falha não foi notificada à ANVISA Como os implantes são certificados para comercialização no país IMPLANTES BUCOMAXILAR DE TITÂNIO PURO INTERCORR IMPLANTES BUCOMAXILAR DE TITÂNIO PURO INTERCORR IMPLANTES BUCOMAXILAR DE TITÂNIO PURO INTERCORR Fig Placa malacável para fixação óssea na região bucomaxilar com 18 furos com roscas ver setas e 11 parafusos de fixação esquemas de fase Τά e precipitação intergranular da fase enriquecida em ferro Detalhe da macroestrutura da placa mostrando grãos Fig Detalhe da placa a A superfície de fratura tem forma de V com ângulo de 75º com o eixo principal da placa b Detalhe da superfície da resistência da placa junto à superfície de fratura mostrando ataques intergranulares IMPLANTES BUCOMAXILAR DE TITÂNIO PURO INTERCORR Fig Exame morfofotográfico Região do início da fratura mostrando topografia rugosa e contorno estrias paralelas em direções contep2 a e com Flats b semelhantes no mesmo sentido IMPLANTES BUCOMAXILAR DE TITÂNIO PURO INTERCORR Fig Exames microestruturais de placa de Ti após ensaio de fadiga ao ar σ1MSPa R01 Hz a Região de fratura por fadiga mostrando estrias paralelas em diferentes orientações mecanismo mecânico b Região de fratura local por sobrecarga mostrando álveoles atípicos σ 275 MPa LT 145 MPa 20ºC IMPLANTES BUCOMAXILAR DE TITÂNIO PURO INTERCORR IMPLANTES BUCOMAXILAR DE TITÂNIO PURO CONCLUSÕES INTERCORR Fig Exame microestrutural lágua da superfície de fratura Fig Exame microestrutural após a superfície de fratura por fadiga Conclusão 1 placa anôxia e ataque ao meio ambiente O fabricante da placa não pôde ser identificado durante a inspeção visual do produto contrariando a norma ABNT NBR 15465 2016 Implantes para cirurgia Requisitos para acondicionamento e embalagem de produto para fornecimento A microestrutura da placa apresentou contudo precipitados intergranulares enriquecidos em Fe estabilizador da fase Tiβ Microestrutura não está em acordo com a especificação de microestrutura do Ti puro da norma ABNT NBR ISO 58322 2001 microestrutura uniforme A falha prematura da placa ocorreu por corrosãofadiga iniciada em entalhes de corrosão intergranular associados com precipitação de fase Tib em presença de esforços cíclicos instabilidade mecânica do implante IMPLANTES BUCOMAXILAR DE TITÂNIO PURO SETORIAL INTERCORR IMPLANTES BUCOMAXILAR DE TITÂNIO PURO SETORIAL INTERCORR Ainda não existem no país mecanismos de notificação compulsória de falhas de implantes ortopédicos para a agência reguladora Agência Nacional de Vigilância Sanitária ANVISA Há um bom trabalho de tradução das normas técnicas para implantes da ISO e realizado pelo Comitê Brasileiro OdontoMédicoHospitalar CB26 da ABNT mas o uso dessas normas em relações comerciais ainda é ruim apesar de fundamental para a melhoria da qualidade dos implantes metálicos comercializados no país A certificação de implantes ortopédicos com comercialização no país pela ANVISA tem ocorrido mesmo sem a realização de ensaios de conformidade de produtos prevista pelas normas da ABNT O Sistema Único de Saúde SUS do Ministério da Saúde que compra mais de 80 dos implantes cirúrgicos metálicos comercializados no Brasil tem a responsabilidade de disseminar a adoção das normas da ABNT na descrição técnica dos implantes em seus processos de licitação CASO 3 PALHETAS DE TURBINA A VAPOR Foi investigada a falha de palhetas de turbina a vapor de termóeletrica para o Instituto de Resseguros do Brasil IRB O instalação critica era do tipo ciclo combinado com potência total de 345 MW contendo 3 turbinas a gás da General Electric com potência de 80 MW e uma turbina a vapor da Fuji Japan com potência de 120 MW A turbina a vapor operava normalmente até a ruptura simultânea de 17 palhetas sendo 16 palhetas em posições adjacentes do seu último estágio composto por um total de 65 palhetas forjadas aço inoxidável martensítico 12CrNiMoV PALHETAS DE TURBINA A VAPOR Fig 1 Aspecto geral de duas palhetas fracturadas lado vapor lado de borda presa revelando mesma deformação plástica e perda de material na parte superior das palhetas PALHETAS DE TURBINA A VAPOR Fig 2 Forma macrofotográfica região de fratura plana do comprimento de 84 mm com marcas de pressão região do bordo de fuga da páheta esquerda indicando o crescimento circular da trinca PALHETAS DE TURBINA A VAPOR Fig 3 Fatura macroestrutural da região com microfragmendo superficial Corte paralelo ao erro principal da palheta a partir da borda de fuga lado da banca quente Detalhe da superfície da palheta mostrando mesma deformação plástica da martensita associada a ação do mecanismo de corte da esquerda para a direita causado pela ataque corrosivo das partículas exógenas de ferro PALHETAS DE TURBINA A VAPOR CONCLUSÕES A fratura das palhetas do último estágio da turbina a vapor após um ano de uso foi promovida por mecanismo de erosão por partículas exógenas de ferro junto ao bordo de fuga da face de baixa pressão das palhetas próximos da raiz A erosão da palheta promoveu a formação de concentradores de tensão promovendo a nucleação de trinca de fadiga A turbina a vapor investigada operou por pouco mais de um ano antes da ruptura das palhetas sugerindo que a ruptura da palhetas ocorreu por falhas operacionais na usina de ciclo combinado PALHETAS DE TURBINA A VAPOR CONCLUSÕES As turbinas de vapor do ciclo combinado operam em regime de carga parcial promovendo a ingestão de material particulado e a erosão nos bordos de fuga inferiores do lado de baixa pressão das palhetas do último estágio inversão de direção de fluxo do fluido na saída da turbina Informações da Controladoria Geral da União indicam que o IRB pagou a termelétrica em 2006 a quantia de quase meio milhão de reais devido ao sinistro na turbina a vapor As termelétricas já são responsáveis por 25 da matriz de eletricidade do país produzindo energia mais cara e com maior pegada de CO2 TREIN DE POUSO DA FORJEE 100 Indicação da região de fratura plana na palheta origem da trinca e regiões de pressão marcas de desgaste da cara de baixa pressão Fig 2 Vista geral das fraturas das palhetas do último estágio da turbina a vapor do termelétrica mostrando 15 palhetas fracturadas no total Fig 1 Vista geral do jogo de pás do último estágio da turbina a vapor do termelétrica mostrando 65 palhetas ao todo Fig 3 Exemplo típico de carvão acumulado em uma palheta do último estágio da turbina a vapor do ciclo combinado Fig 4 Região da forma de crescimento das trincas mostrando o ataque corrosivo e marcas de pressão devido a processo erosão e fadiga Fig 7 Região da zona da superfície metálica da palheta depois da remoção da zona corroída por ataque erosivo Estrutura metalográfica martensítica Fig 5 Região do ataque corrosivo e propagação da trinca nos bordos de fuga das palhetas Fig 8 Região da zona deteriorada da palheta com aumento 50 um do teor de Fe na superfície Resultado de análise por EDS Fig 6 Na zona do início da trinca há a presença de cavidade por inclusão magnetita Fig 9 Demanda de prazo pelo operador do ciclo combinado para substituição das palhetas e equipamentos críticos CASE 1 TURBINA A VAPOR Natureza da falha e conclusões A falha ocorreu na turbina a vapor da termelétrica de ciclo combinado de 120 MW Caso referese a falha de turbina a vapor do tipo ciclo combinado numa etapa do ciclo termodinâmico onde se tem vapor a 540C e 120 bar A falha resultou em quebra sequencial de 15 palhetas do último estágio da turbina localizada no rotor correspondente a turbina a vapor Case 2 Implantação subcoamular de titânio puro Na instalação da ETA da usina de Embu Chopo Cato instalou a aplicação do Ti 9998 de pureza em camada subcoamular grace to tra uma camada submicrônica Ti layer com espessura na faixa de 10 Fig 10 Exemplo de implantação subcoamular de titânio puro com a utilização da FTVT Fluxo de Vácuo Térmico Virgem para depósito da camada subcoamular no metal base PALHETAS DE TURBINA A VAPOR CONCLUSÕES A corrosão localizada no pegamento lateral da tria foi identificada como fenoleto pelo mecanismo secundário de concentração de tensões purlidades exógenas ou ferrball ao longo da superfíde do bordo de fuga na face a baixa pressão das palhetas A trinca da falha foi propagada pelo mecanismo de crescimento lento de trinca Attuação da erosão por padrão para profundare em regiões limitadas da palheta na superfície da trinca O metal da falha por chooca Ação por ataques hidráulicos fatua de hidrelásticos raleba de erosão Crescimento da falha por fadiga A análise do método de falha por fractura em violhjos de projeto e naturalist PARTE 2 TREIN DE POUSO DE FORJEE 100 Caso 1 Trein de pouso da forjée 100 Caso 4 Implantação subcamanar de titânio puro Fig 1 Vista da face exposta da palheta Fig 2 Vista da região de falha Fig 3 Vista heliográfica detalhada da região de falha e erosão Fig 4 Vista heliográfica da região de implantação subcoamular de titânio puro Case study of a turbine blade failure from the institution of Brazil reinsurers IRB PALHETAS DE TURBINA A VAPOR CONCLUSÕES A fratura das palhetas do último estágio da turbina a vapor após um ano de uso foi promovida por mecanismo de erosão por partículas exógenas de ferro junto ao bordo de fuga da face de baixa pressão das palhetas próximos da raiz A erosão da palheta promoveu a formação de concentradores de tensão promovendo a nucleação de trincas de fadiga A turbina a vapor investigada operou por pouco mais de um ano antes da ruptura das palhetas sugerindo que a ruptura da palhetas ocorreu por falhas operacionais na usina de ciclo combinado PALHETAS DE TURBINA A VAPOR CONCLUSÕES A turbinas de vapor do ciclo combinado geralmente operam em regime de carga parcial promovendo a ingestão de material particulado e a erosão nos bordos de fuga inferiores do lado de baixa pressão das palhetas do último estágio inversão de direção de fluxo do fluido na saída da turbina Informações da Controladoria Geral da União indicam que o IRB pagou a termelétrica em 2006 a quantia de quase meio milhão de reais devido ao sinistro na turbina a vapor As termelétricas já são responsáveis por 25 da matriz de eletricidade do país produzindo energia mais cara e com maior pegada de CO2 Disciplina Análise de Falhas Professor CURSO CST Manutenção Industrial Aluno a RM Data Semestre Avaliação Oficial P2 Turmo Manhã Nota Escolha dois casos e responda os questionários abaixo 1 Que tipo de falha ocorreu 2Onde e quando deu defeito ou falha 3Qual a gravidade do acidente 4Quais as origens de falha 5Quais os tipos de desgaste 6Quais as causas da corrosão 7Como obteve a análise 8Qual o modo ou causa da falha visível 9 O que indica a análise feita 10 Qual o tipo da falha mecânica ou de propagação da fratura 11 Qual o aspecto do modo da propagação da fratura 12 Há evidências de corrosão 13 Há marcas ou vestígios de trincas unidirecional ou alternada 14 De que forma a peça entrou em contato com seu par no conjunto mecânico 15 Houve perda parcial ou total 16 A que condições térmicas a peça foi submetida 17 Existem evidências de que a peça manipulada não operou em respeito à velocidade de operação tomada como referência na avaliação 18 Existem evidências de que tenha havido abuso no uso do equipamento IMPLANTES BUCALMAXILAR DE TITÂNIO PURO As Figuras acima mostram a superfície de um implante dentário de Ti puro após o tratamento mecânico retirada da camada superficial escova abrasiva A grade representa sobre a superfície do implante e o eixo vertical mede a distância indicativa da profundidade de cortes IMPLANTES BUCALMAXILAR DE TITÂNIO PURO As Figuras acima mostram a superfície característica da oxidação da liga Ti AO5 em superfície Talhado depois da formação de camada TiO2 com 400 nm IMPLANTES BUCALMAXILAR DE TITÂNIO PURO As figuras acima mostram a estrutura de fraturas característica da superfície do implante tratado pela carga mecânica depois de imerso em meio cloridricizado por vários dias IMPLANTES BUCALMAXILAR DE TITÂNIO PURO CONCLUSÕES O seguinte pode ser identificado durante inspeção visual do produto componente e superfície de implante dental por microscopia eletrônica meio óleo para cortar a peça o desgaste a corrosão a fissura e a propagação devem ser enquadrados em critérios técnicos que permitam a avaliação da saúde da prótese instalada A micromordedura o atrito e pequenas respingos metálicos em pequenas áreas e em pequenas falhas são permitidos entretanto a retirada da peça prótese defeituosa pode realizarse A união montisco participa como percentual na qualidade da superfície em implantes metálicos de Ti após corte por resfriamento em meio de instalação revestimento metálico ao ar amplificado IMPLANTES BUCALMAXILAR DE TITÂNIO PURO ASPECTORIAL Análise da morfologia da superfície do implante com características de falha ANVISA as superfícies e coletas devem recolhidas em condições ANVISA para estudo histórico para análise do estado de confiabilidade do produto para mais informações O Sistema único de Saúde SUS estabeleceu que as especialidades tem regulações com SAR e ANVISA com informações talvez com responsabilidade de implantes para tratamento dos pacientes humanos e registro de alta taxa de implantes em casos precisando de atendimento IMPLANTES BUCALMAXILAR DE TITÂNIO PURO As figuras acima mostram a ausência ou ribaltamento corrosão e desconformidade em implantes devido a micromordedura e fendas com avaliação SEM eletromicrográfica da estrutura da superfície implantada IMPLANTES BUCALMAXILAR DE TITÂNIO PURO Imagens feitas no aparelho de micro inspeção com uso de microscópio eletrônico com aumento de 400x e 1000x para mostrar a superfície dos implantes metálicos comercializados do país IMPLANTES BUCALMAXILAR DE TITÂNIO PURO As figuras acima mostram a oxidação da superfície do implante de Ti após tratamento superficial e exposição blanda em ambiente laboratorial com aumento SEM 1000x com superfície metálica evidente