TURBOS_Analise de Falhas

TREINAMENTO SOBRE

ANLISE DE FALHAS

EM TURBOALIMENTADORES

GARRETT

Julho-2009

Elaborado por: Ivo Bellucco

2HONEYWELL -CONFIDENTIAL

INTRODUO

Muitos turboalim

entadoresso removidos desnecessariamente,

acreditando-se que o mesm

o estcom defeito.

Normalmentea causa da falha detectada (Ex.: Vazamento de

leo, fumaa, perda de potncia ) proveniente de problemas

em outros componentes do veculo.

Se o veculo estiver disponvel, necessrio que se faa a

verificao em todos itens ( sem exceo ), relacionados na

tabela de Deteco de Problemas

e Lista de Verificao

Turbo-Veculoexistentes no M

anual de Anlise de Falhas -

Garrett.


Resumidamente, fundamental verificar os sistem

as:

Admisso de ar do Turbo (filtro, m

angueiras e abraadeiras).

Sada de ar do turbo (mangueiras, abraadeiras e intercooler).

Admisso de ar do motor (coletor, parafusos).

Sada de gases do motor (coletor, parafusos).

Alim

entao e Retorno de leo do turbo (mangueiras, tubos,

parafusos ocos, filtro de leo, abraadeiras).

Verificar se o turbo aplicado o recom

endado para aquele

motor.

INTRODUO


INTRODUO

O turbo um produto de alta tecnologia e com um processo

de manufatura bem robusto. Desta forma so muito poucos

os defeitos de fabricao.

Para encontrar a causa da falha do turbo necessrio usar

um processo de investigao e reconstituio da falha.

Coletar todas as evidncias

Reconstituir a seqncia de falhas

Voltar ao veculo para reparar a causa raiz.


As falhas mais comuns no turboalim

entadoresso:

Insuficincia de Lubrificao;

Baixa ou falta de presso de leo

Lubrificante inadequado (diludo ou baixa viscosidade)

Parada quente

Lubrificante Contaminado;

Ingesto de Objeto Estranho pelo Rotor Compressor;

Ingesto de Objeto Estranho pelo Rotor da Turbina;

Esforo Axial;

Excesso de Temperatura;

Turbo sem Falha;

Turbo violado ou danificado;

Quebra por Fadiga;

FALHAS TPICAS


Insuficincia de

Insuficincia de

Lubrifica

Lubrificaoo


INSUFICINCIA DE LUBRIFICAO

CHRA


A alim

entao de leo vital ao turbo. Depende

fundamentalmente:

Viscosidade (Ex: 15W40)

Presso

Vida til em funo dos aditivos (Ex: CH-4)

Temperatura de trabalho.

O tubo gira em altas rotaes e trabalha num film

e de leo:

GT45 ~ 120.000 rpm

GT40 ~ 130.000 rpm

T04 ~ 120.000 rpm

T3 ~ 150.000 rpm

GT17 / 20 ~ 210.000 rpm

GT12 ~ 240.000 rpm




Mecanismo de falha

Quebra do film

ede leo

Contato entre mancal

radial e eixo ou

colar e mancal de

encosto

Desgaste dos mancais

e aumento das folgas

Raspagem dos

rotores contra as

carcaas

Desbalanceamento

excessivo

Quebra de: mancal

do encosto, anel de

pisto, eixo

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HONEYWELL -CONFIDENTIAL

Azulamentoe depsito de bronze no eixo


Faltaoubaixapressode leo

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Marcas de bronze dentro da

Carcaa Central

Azulamentodos colares


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Trinca devido ao superaquecimento

ou esforo excessivo por

desbalanceamento


Quebra do eixo aps travamento

ou desbalanceamento excessivo


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Desgaste do eixo por leo diludo por diesel.

(no hazulamentoou depsito de bronze)

Lubrificanteinadequado


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ParadaQuente


Marcas circulares e desgaste no eixo.

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Principais causas

Nvel de leo do Carter abaixo do especificado.

leo degradado por no realizao de troca de leo conforme manual.

leo lubrificante inadequado (viscosidade e classe).

leo lubrificante diludo (diesel, gua)

Falta de presso de leo por defeito na bomba de leo ou vazamento de

leo nas conexes do turbo ou agregados.

Entrada de leo obstruda por cola na junta. (anexo 1)

Prtica de se completar leo lubrificante. Gera-se borras de leo,que

obstruem os canais de lubrificao da Carcaa Central, parafuso oco e

tubulao de lubrificao.

Excesso de temperatura na sada de gases. Gera-se leo carbonizado nos

canais de lubrificao da Carcaa Central ou depsito de leo carbonizado

que reduz a folga entre mancal e eixo.Quando o motor parte, mancal e

eixo esto coladose raspam entre si. (anexo 2)

Constantes paradas quente. O turbo continua girando enquanto no h

mais presso de leo..

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Lubrificante

Lubrificante

Contaminado

Contaminado

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LUBRIFICANTE CONTAMINADO

As folgas entre mancais e eixo ou colar e mancal de encosto

so de alguns microns.

Resduos (normalmente metlicos) em suspenso no leo iro

riscar o eixo e mancais radias ou colar e mancal de encosto,

causando desgaste nos mesm

os.

Os maiores danos ocorrem na presena de grandes

quantidades de partculas de 20 a 50 microns.

Por outro lado, grandes partculas obstruem os furos de

lubrificao do parafuso oco ou da carcaa central.

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Mecanismo de falha

Riscos do mancais,

eixo, colar, mancal

de encosto

Desgaste dos mancais

e aumento das folgas

Raspagem dos

rotores contra as

carcaas

Desbalanceamento

excessivo

Quebra de: mancal

do encosto, anel de

pisto, eixo

19



20



21



Principais causas

Filtro de leo saturado ou rompido;

Lubrificante recuperado;

Motor recondicionado com im

purezas nas galerias;

leo carbonizado por alta temperatura;

Partculas provenientes do desgaste de outros com

ponentes do

motor (anexo 3)

Completar o leo lubrificante do Carter, misturando leo usado com

leo novo, gerando borras slidas.

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Ingesto de Objeto

Ingesto de Objeto

Estranho pelo

Estranho pelo

Compressor

Compressor

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INGESTO DE OBJETO ESTRANHO -COMPRESSOR

A performance do turbo funo das folgas entre o rotor do

compressor e carcaa do compressor, bem como da forma do

rotor do compressor.

Danos no rotor do compressor iro causar queda de

performance, alto desbalanceamento ou rudo.

Os danos podem ser: simples eroso atdestruio completa

das ps do rotor do compressor. Comeam sempre na borda

frontal da p.

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Mecanismo de falha

Ingesto de objeto

estranho

Desgaste ou quebra

do rotor

Desbalanceamento

excessivo

Quebra de film

ede leo = insuficincia

de lubrificao

Quebra de: mancal

do encosto, anel de

pisto, eixo

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Material m

acio (estopa, pano,

borracha)

Particulado -Areia, terra, etc...

Particulado -Areia, terra, etc...

Material leve e pequeno

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Material com maior rigidez

(arruela, porca, etc...)

Material com maior rigidez

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Principais causas

No realizao da troca do filtro de ar conforme recomendaes;

Filtro danificado por sopr-lo com ar comprimido;

Ausncia do filtro de ar;

Danos / ressecamentodas mangueiras com

desplacamentos

internos;

Mangueiras de adm

isso de ar rasgadas;

No realizao de limpeza na linha de admisso de ar, quando o

turboalim

entador antigo sofreu quebra do rotor compressor, pois os

fragmentos do mesmo alojam-se em toda extenso do circuito;

Materiais esquecidos nas tubulaes durante manuteno (anexo 4)

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Ingesto de Objeto

Ingesto de Objeto

Estranho pela

Estranho pela

Turbina

Turbina

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INGESTO DE OBJETO ESTRANHO -TURBINA

A performance do turbo funo das folgas entre o rotor do

turbina e carcaa da turbina, bem como da forma do rotor da

turbina.

Danos no rotor da turbina iro causar queda de performance,

alto desbalanceamento ou rudo.

Os danos comeam no maior dimetro do rotor da turbina.

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Mecanismo de falha

Ingesto de objeto

estranho

Quebra do rotor

Desbalanceamento

excessivo

Quebra de film

ede leo = insuficincia

de lubrificao

Quebra de: mancal

do encosto, anel de

pisto, eixo

31



32


Principais causas

Materiais provenientes do motor : pedaos de pisto, sede de

vlvula ou anel (anexo 5)

Materiais provenientes do coletor (resduos de fundio);

Materiais esquecidos nas tubulaes,durante manuteno (anexo 6)

Junta do Coletor de Descarga Queimada


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Esfor

Esfor o Axial

o Axial

Excessivo

Excessivo

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ESFORO AXIAL EXCESSIVO

O conjunto rotativo do turbo opera num equilbrio de presso

entre os lados do compressor e da turbina.

Excesso ou falta de presso em um dos lados ircausar um

desequilbrio de presso e conseqente desgaste do mancal

de encosto e anel de pisto.

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Mecanismo de falha

Desequilbrio de

presso

Quebra do film

e de leo

entre mancal de

encosto e colar

Desgaste do mancal

de encosto atraspagem

do rotor contra proteo

trmica

Vazamento de leo

(quebra ou desgaste

do anel de pisto)

Desbalanceamento

excessivo


Raspagem dos

rotores contra as

carcaas

Quebra de: mancal

do encosto, anel de

pisto, eixo, colar

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Principais causas

Freio motor desregulado;

Obstruo na sada de gases aps o turbo (anexo 7)

Restrio excessiva na adm

isso;

leo fora de especificado;

Sistema de injeo de combustvel desregulado.

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Excesso de

Excesso de

Tem

peratura

Tem

peratura

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O Turbo opera em altas temperaturas e estprojetado para

isso.

Condies de operao que excedam os lim

ites de

temperatura iro causar danos em alguns componentes do

turbo.

EXCESSO DE TEMPERATURA

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Mecanismo de falha

Excesso de

temperatura

Formao de borra

dentro da carcaa

central

Retorno de leo

dentro da Carcaa

central prejudicado,

provocando vazamento


Perda de elasticidade

do anel de pisto

Vazamento

de leo

Trincas ou

descamamento

na carcaa

de turbina

Vazamento

de gases ou

objeto estranho na

turbina

Obs: Insuficincia de lubrificao vide slide 15

41



Trincas e descamamento

Borra de leo bloqueando o

retorno de leo

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Principais causas

Relao ar x combustvel incorreta.

Falta de ar por restrio no sistema de admisso.

Vazamento no sistema de admisso do motor.

Intercoolercom restrio ou vazamento.

Defeito no sistema de injeo (bicos e sensores).

Excesso de dbito de combustvel.

Restrio excessiva no sistema de escape.

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Turbo Sem Falha

Turbo Sem Falha

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TURBO SEM FALHA

Comumente um turbo sem defeitos retirado do veculo devido

falta de performance, rudo ou vazamento de leo.

necessrio investigar o veculo conforme tabela de Deteco

de Problemase Lista de Verificao Turbo-Veculo

existentes no Manual de Anlise de Falhas Garrett.

Algumas pontos a serem observados no Turbo so:

leo no bocal de entrada do turbo => Turbo aspira leo do blow-by

domotor ou do Com

pressor de freio do veculo.

leo da entrada da turbina => Motor com consumo de leo

Flange de entrada ou sada da turbina com

marca de fuligem ata

extremidade => Vazam

ento de gases entre coletor ou escape.

Turbo intacto, sem

desgaste, m

as com

evidncia de passagem de

leo para o compressor ou turbina => sistema de adm

isso de ar

do turbo obstrudo, vazam

ento no sistema de adm

isso do motor e

sada de ar do turbo, retorno de leo obstrudo no turbo ou no

motor, obstruo no sistema da escape, vazamento no coletor de

escape, blow-byelevado. (anexo 8)

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Desmistificando

Desmistificando

falhas

falhas

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DESMISTIFICANDO FALHAS

Algumas evidncias de falhas so por muitas vezes

consideradas como causa da falha, enquanto na verdade so

apenas conseqncia da mesm

a.

Nunca considerar como causa:

Desbalanceam

ento => No so produzidos turbos em condies

de falhar. O

defeito apresentado seria de rudo, sem danos ao

turbo. O

desbalanceamento conseqncia de desgaste ou

raspagem do turbo.

Quebra do eixo => Conseqncia de desbalanceamento ou

travamento, cuja origem

precisa ser analisada.

Quebra do mancal de encosto => Conseqncia de

desbalanceam

ento ou travamento, cuja origem

precisa ser

analisada.

Quebra do colar => Conseqncia de desbalanceamento ou

travamento, cuja origem

precisa ser analisada. Exceto os casos

em operao altitudes elevadas com quebra na regio dos furos

(anexo 9)

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Turbo violado ou

Turbo violado ou

danificado

danificado

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TURBO VIOLADO OU DANIFICADO

Antes de proceder a desm

ontagem de um turbo fundamental

observar as condies do mesm

o quanto a:

Violao:

Verificar todos os parafusos, se os mesmos apresentam marcas

de chave, lacre de tinta rom

pido, m

arcas de parafuso ou placa

de aperto em outra posio.

Peas no originais, como parafusos, porcas, abraadeiras ou

mangueira do atuador.

Danos:

Verificar marcas de batidas na carcaa do compressor e seus

bocais.

Verificar haste e alavanca do atuador deformados.

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Garantia concedida

Garantia concedida

50


GARANTIA CONCEDIDA

Alguns modos de falha ainda possuem como origem, projeto

ou manufatura do turbo.

Projeto

Casos de fadiga nos rotores do compressor ou turbina.

A Engenharia de Produto da Garrett faz simulaes em computador para prever

a vida dos rotores quando fadiga. Entretanto so medidos e considerados

ciclose rotasdefinidos pelo fabricante do motor, que nem sempre conseguem

assegurar a totalidade de uso que o cliente irfazer com o seu veculo. Pequena

porcentagem de turbos so suscetveis este tipo de falha, quando o uso

extremamente severo.

A forma de se detectar a fadiga,consiste em observar um

a pque

possui uma caracterstica de quebra diferente das outras.

Os modos tpicos de fadiga so: H

ub, Palheta ou Face Traseira.

importante ressaltar que caso as condies de regulagem do

motor estejam fora das especificaes do fabricante, o turbo ir

operar fora dos lim

ites liberados para aquela aplicao. Assim, o

turbo iroperar com maiores presses ou rotao especificados no

projeto, causando fadiga do rotor. Neste caso a falha no por

projeto e sim, por aplicao/utilizao incorreta do cliente.

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Manufatura

A Garrett possui processo de fabricao com

vrios dispositivos

prova de erro, visando um produto sem nenhum

tipo de defeito de

fabricao. Entretanto, nem

todos processos so automatizados,

deixando-os susceptvel

alguma ocorrncia de falha na

montagem

de algum com

ponente.

Nestes casos a falha sersempre prematura, evidenciando-se nos

primeiros dias de uso.

GARANTIA CONCEDIDA

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QUEBRA POR FADIGA

Modo Hub

Modo Palheta

53


Modo Hub

Modo Palheta

Modo Face

Traseira

QUEBRA POR FADIGA

54


Concluso

Concluso

55


CONCLUSO

A anlise de falha necessita um processo de investigao,

tomando-se o cuidado de observar todas as evidncias.

Aps substituio de algum turbo, a verificao de resduos do

turbo falhado existentes nos sistemas da ar, gases e

lubrificao,

fundamental para evitar falha no turbo novo.

Troca de leo e filtros so fundamentais para assegurar a vida

do novo turbo substitudo.

Tempo gastona verificao do sistema do veculo e no

apenas no turbo, significa laudo correto.

Laudo correto significa satisfao do cliente.

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ANEXO 1 COLA NA JUNTA

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ANEXO 2 EXCESSO DE TEMPERATURA

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ANEXO 3 CONTAMINANTES NO LEO

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ANEXO 4 OBJETO ESTRANHO NO COMPRESSOR

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ANEXO 5 OBJETO ESTRANHO NA TURBINA

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ANEXO 6 OBJETO ESTRANHO NA TURBINA

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ANEXO 7 OBSTRUO NA SADA DE GASES

63


ANEXO 8 DEFEITOS NO PROVENIENTES DO TURBO

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Quebra por fadiga

Quebra como conseqncia

de esforo excessivo

(desbalanceamento, esforo

axial, etc...)

ANEXO 9 QUEBRA DO COLAR

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