O raspador de polpa ou o raspador de celulose, desempenha um papel crucial na produção de papel. É responsável pela “crepagem” do papel, que consiste em raspar a folha de papel ainda úmida da superfície aquecida do cilindro Yankee. Esse processo confere ao papel tissue características importantes como maciez, absorção e textura.
A eficiência do raspador de polpa influencia diretamente na qualidade do papel, afetando a uniformidade da crepagem e a formação de defeitos. A pressão e o ângulo do raspador de polpa são ajustados cuidadosamente para otimizar o processo. Além disso, a manutenção adequada dos raspadores é essencial para garantir a eficiência da produção e a qualidade do papel.
Neste estudo de caso veremos um raspador de polpa em uma indústria de papel que apresentou ruído de alta amplitude sonora, detectado pelo profissional em inspeção preditiva de rotina.
Acompanhe o passo a passo do diagnóstico:
Desenvolvimento das Coletas/Análises de Dados
Definidos os seguintes pontos de medição de Vibração e gravação de sinal no Tempo pra Análise Acústica conforme abaixo:
Motor e Bomba Hidráulica
- Motor Hidráulico;
- Mancal Inferior do Raspador;
- Mancal Superior do Raspador;
- Suporte do Raspador (Copo).
Resumo das Frequências de Defeito e Frequências geradas do Raspador
Abaixo as principais frequências defeito dos rolamentos do Raspador de polpa.
Frequências Sistema Hidráulico
| Origem | Frequência Hertz | Frequência RPM |
| Rotação Motor Elétrico Bomba Hidráulica | 29,85 Hz | 1791 RPM |
| Rotação Bomba Hidráulica | 29,85 Hz | 1791 RPM |
| Pulsação Bomba Hidráulica | 268,65 Hz | 16.119 RPM |
| Rotação Motor Hidráulico | 0,1416 Hz | 8,5 RPM |
| Pulsação Motor Hidráulico | 2,27 Hz | 136,2 RPM |
Unidade Hidráulica (Motor e Bomba)
Na unidade hidráulica as frequências predominantes nos espectros estão relacionadas a 1xRPM e a frequência de pulsação dos pistões axiais (29,83 e 268,6 Hz).
Motor Hidráulico
No motor hidráulico as frequências predominantes nos espectros estão relacionadas a frequência de pulsação da Bomba Hidráulica e seus harmônicos (268,6 Hz), tendo como destaque 2 x Pulsação (537 Hz), e a frequência de pulsação do Motor (16xRPM) 2,51 Hz e seus harmônicos.
Mancais do Raspador
Em termos de vibrações, o equipamento vem se mantendo em boas condições ao longo do tempo, registrado no histórico do banco de dados @ptitude (gráfico cascata abaixo).
Com o aparecimento recente de “ruído acústico” próximo do acionamento do equipamento, se percebe um aumento relevante dos níveis de vibração comparado aos níveis normais anteriores. Cessado o ruído, as vibrações retornam imediatamente aos níveis normais. E este ciclo de eventos se tornou quase contínuo no momento, com aumento de ruído e de vibração.
Não existe componente de “origem nova” nos espectros de vibração, que possam causar por sí só o ruído transiente percebido, até sensitivamente
A análise sonora apresenta componentes de amplitudes muito altas e em altas frequências, notadamente entre 2.500 Hz e 6.000 Hz, frequências também detectadas nos espectros de vibração.
Nesse momento as vibrações aumentam acompanhando as frequências sonoras e reduzem drasticamente com o cessar do ruído. Os componentes de vibração que modulam as frequências sonoras são de 268,8 Hz e 537,6 Hz (1 e 2x Pulsação da Bomba Hidráulica – 9 pistões), portanto transportadas para a região dos mancais do eixo de acionamento do Vaso de Impregnação, via circuito de óleo.
O ruído sonoro audível no local do acionamento, é transiente (não fica em uma frequência estacionária) e varia em faixa de alta frequência conforme citado. Esse comportamento ocorre em elementos mecânicos do tipo “tubo fechado nos dois lados” ou “tubo fechado de um lado”, que amplifica e reverbera em forma de ondas sonoras (normalmente em número ímpares de vezes), alguma frequência que entra dentro do “tubo” (sistema de cone e caixa tubular que sustenta o eixo de acionamento), por exemplo:
5×537,6 Hz = 2.688,0 Hz; 7×537,6 Hz = 3.763,2 Hz; 9×537,6 Hz = 4.838,4 Hz; 11×537,6= 5.913,6 Hz.
Os componentes de 268,8 Hz e 537,6 Hz, oriundos do circuito de óleo hidráulico via bomba, sempre estiveram presentes nos espectros de vibração ao longo do tempo, de forma isolada, não em seus múltiplos. Mediante o ruído transiente observado, agora estão presentes em altas frequências durante o efeito sonoro, conforme demonstrado.
Causas do ruído de alta amplitude sonora
O circuito de óleo bombeado, pode estar recebendo descargas irregulares de origem de falha em alguma válvula do sistema de controle, fazendo pulsar as frequências de bombeamento do óleo (268,8 Hz e 537,6 Hz – 1 e 2x Pulsação da Bomba Hidráulica), gerando frequências altas de bombeamento (5 a 11 vezes 537,6 Hz) caindo a pulsação dentro da faixa de reverberação sonora citada, e amplificada no “tubo” que forma o sistema de sustentação do eixo de acionamento.
As frequências sonoras presentes na faixa de 2.500 Hz a 6.000 Hz, podem estar sendo geradas por atrito e amplificadas no “tubo” conforme descrito.
Fontes possíveis de atrito:
- Região de vedação do produto, atrito entre gaxetas e eixo.
- Região do anel de contração do motor hidráulico com eixo de transmissão do raspador, em caso de afrouxamento.
Realizado termografia na região do acoplamento do motor com eixo de transmissão, e nos pareceu não apresentar aquecimento excessivo, como seria o caso de se esperar se houvesse afrouxamento.
Na região das gaxetas de vedação e eixo, não foi possível acessar com termografia para avaliação de eventual temperatura acima do normal.
Revisão 1
Em reunião no modo remoto com equipe de manutenção da indústria de celulose e do fabricante da máquina, foram apresentados os laudos do estudo realizado pela Engefaz, bem como discutido em grupo a(s) causa(s) que poderiam estar gerando o fenômeno sonoro presente na base do Vaso, região do acionamento do eixo principal. Nesta ocasião, sugerimos continuar gravando os ruídos sonoros tomados em pontos do sistema hidráulico, bem como nos mancais do eixo de acionamento, para posterior análise ao longo do tempo. Também recomendamos “postergar” eventual aperto periódico das gaxetas do sistema de vedação no eixo, uma vez que sendo uma das causas prováveis (ruído gerado entre gaxetas e eixo girante), haveria uma acomodação natural entre as partes… reduzindo atrito e por consequência o fenômeno sonoro observado.
Fizemos comparações entre os sinais sonoros gravados, com os sinais gravados, concluindo que houve redução de ~80,0% da amplitude sonora e ~80,0% do tempo de exposição do ruído, levando a crer ter havido redução drástica do atrito entre sistema de gaxetas e colo do eixo de acionamento, e como consequência redução drástica do fenômeno sonoro.
Estudando com mais detalhes o eixo de acionamento, percebemos que o eixo não é maciço como pensávamos, o eixo é vazado internamente por um diâmetro de 130,0mm e comprimento de ~1.800,0mm. Esse compartimento interno ao eixo se comporta como um “tubo de extremidades fechadas”, mediante excitações por ondas sonoras. É neste “tubo” que ocorre a reverberação sonora! É bem por isso que nos parecia que o ruído vinha de dentro do Vaso, mas vinha na verdade de dentro do eixo de acionamento (oco).
O fenômeno sonoro já exposto aqui várias vezes, tem origem no atrito entre sistema de vedação por gaxetas e eixo girante. Esse tipo de atrito geram frequências sonoras que são amplificadas no “tubo” interno ao eixo pelo fenômeno de reverberação, já exposto. As vibrações presentes na região também são amplificadas durante o fenômeno de reverberação, simplesmente por estarem presentes no eixo, pelos componentes 268.8Hz e 537,6Hz (oriundos do sistema hidráulico), e que reduzem imediatamente em amplitude após cessar a reverberação.
Se por um lado a forma construtiva do eixo (parte oca) pode provocar o fenômeno sonoro que vivenciamos, por outro lado, funciona como um “aviso” de atrito excessivo na região de vedação por gaxetas. Ao pensar em eliminar o efeito de reverberação, tem que se levar em conta a perda dessa informação.
Sugerimos inspecionar oportunamente a região do eixo sob pressão das gaxetas, quanto a danos em sua superfície.
Sugerimos se pensar em uma melhoria de projeto, instalando um anel sobre o eixo na região de vedação, de forma que no caso de dano, a superfície sacrificada seja a do anel e não a do eixo.
Sugerimos realizar “Análise de Falha” mais profunda, que possa esclarecer a(s) causa(s) que possam ter gerado o efeito sonoro observado por atrito, no sistema de vedação.
