Único na América do Sul, equipamento será adquirido graças à parceria, integrando projeto de P&D para estudos da fadiga de altíssimo ciclo, com orçamento estimado em R$ 2,7 milhões

 

O Departamento de Engenharia Química e de Materiais (DEQM), do Centro Técnico Científico da PUC-Rio (CTC/PUC-Rio), fechou uma parceria de pesquisa e desenvolvimento (P&D) com a Eneva, empresa brasileira de energia, com negócios integrados de produção e exploração (E&P) de hidrocarbonetos e geração de energia, que está possibilitando a compra de um equipamento ultrassônico japonês do grupo Shimadzu para ensaios de fadiga em materiais avaliado em aproximadamente € 140 mil e único na América do Sul. O mesmo deve entrar em operação em 2018 e integra o projeto “Saúde estrutural de virabrequins de usinas termoelétricas”, com orçamento estimado em R$ 2,7 milhões e composto de cinco subprojetos que promoverão estudos tecnológicos para a indústria termoelétrica, com ênfase em danos causados por fadiga.

 

As pesquisas prometem contribuições relevantes para a especificação de materiais e vida útil de eixos virabrequins, com o intuito de evitar e minimizar falhas por fadiga do componente durante as operações de serviço e que poderão ser utilizados em outros segmentos da área metal-mecânica. “O eixo virabrequim é parte importante de motores a combustão, sendo fundamental para a geração da energia elétrica nas usinas. Falhas e danos nestes eixos causam impactos financeiros consideráveis, associados com paradas de produção e perdas materiais. Devido às dimensões de grande porte, complexidade da operação e o tempo de importação, há uma grande dificuldade para realizar a substituição de componentes danificados”, explica o professor Marcos Venicius Soares Pereira, do DEQM e coordenador do projeto de pesquisa.

 

O estudo da vida útil desses eixos é essencial para as empresas e permite a previsão da ocorrência de falhas durante as operações no tempo estabelecido de serviço para o componente. Segundo Pereira, os eixos foram projetados para o que chamamos de vida infinita em fadiga. Mas, com o avanço da tecnologia, isso não tem ocorrido e hoje a indústria estrangeira já trabalha com a chamada fadiga de altíssimo ciclo. “Há 30 anos, o material que durava 50 anos, hoje, dura apenas dez. Não por problemas da qualidade do material, mas pela severidade e complexidade das solicitações atuais de serviço”, diz ele, acrescentando que, sob a ótica da engenharia estrutural, a fadiga ocorre em ciclos de carregamentos, a partir de uma alternância de tensões aplicadas no componente mecânico. “A fadiga é um gerador de danos no material, que se acumulam e provocam fratura após determinado número de ciclos”, explica o professor, que complementa: “É o que eu chamo de Saúde Estrutural:  fazer com que o equipamento funcione dentro de condições que aumentem sua vida útil”.

 

A vida em fadiga é calculada conforme o nível de tensão aplicado e, quando uma tensão muito alta é aplicada, o número de ciclos para a falha é muito baixo. Quando a tensão aplicada é diminuída, o número de ciclos aumenta consideravelmente. “Antes do conceito de fadiga de altíssimo ciclo, o número de ciclos para a falha chegaria no máximo a 107 ciclos. A expansão de 107 para 1010 e 1012 ciclos só é possível com uma máquina ultrassônica, cuja frequência não será de 100 hertz, como as máquinas convencionais, mas 20 mil hertz. Nas convencionais, um corpo de provas atinge 1010 ciclos em três anos. Com a máquina ultrassônica, será possível fazer um corpo atingir até 1012 ciclos em apenas seis dias, algo inédito na área de materiais no Brasil”.

 

Pesquisa recente e desconhecida da grande indústria brasileira

 

O projeto tem duração de três anos, com a previsão de defesa de seis teses de doutorado, seis dissertações de mestrado e quatro iniciações científicas ao longo desse período. Apesar de a instalação da máquina estar prevista apenas para o primeiro semestre do ano que vem, o professor e sua equipe de pesquisadores já iniciaram discussões e estudos, com a apresentação de seminários sobre o tema e uma tese de doutorado defendida dentro do escopo do projeto.

 

“Não é só uma questão de inovação. É o quanto podemos trazer de novos projetos para o CTC/PUC-Rio”, reforça Pereira, que confirma que há grandes empresas no Brasil que nunca ouviram falar em fadiga de altíssimo ciclo. “Essa pesquisa de extensão de 107 para 1012 é muito recente, de seis anos para cá. É dificílimo ter no Brasil alguém que faça isso e, agora, só a PUC-Rio oferece esta pesquisa no País. Até o momento, nenhuma máquina ultrassônica para ensaios de fadiga foi vendida na América do Sul, tornando a PUC-Rio pioneira nesta pesquisa no continente”, finaliza.

 

 

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