Como consertei nossa amassadeira quebrada (e o que aprendi)

A resposta curta: um quebrado Amassador Pode ser corrigido - se você souber onde procurar

Quando nossa amassadeira quebrou no meio do lote, a primeira reação foi de pânico. Tínhamos material na câmara, um prazo de produção e não tínhamos a menor ideia se estávamos pensando em uma solução de 20 minutos ou em uma espera de peças de duas semanas. Acontece que não era nenhum dos dois. A maioria das falhas dos amassadores se enquadra em três categorias: desgaste mecânico, falhas elétricas e problemas relacionados ao operador – e a maioria pode ser resolvida no local, sem enviar a unidade inteira de volta ao fabricante.

Este artigo explica exatamente o que aconteceu com nossa máquina, como a diagnosticamos, o que o reparo envolveu e o que alteramos posteriormente para evitar que isso aconteça novamente. Se o seu amassador estiver desligado agora, comece com a seção de diagnóstico. Se você estiver lendo isso antes que o problema aconteça, a tabela de manutenção perto do final vale seu tempo.

O que aconteceu: como nossa máquina de amassar quebrou

Tudo começou com barulho. Cerca de quarenta minutos após o início de um ciclo de mixagem padrão, o amassador começou a produzir um som rítmico e triturante – não um estrondo catastrófico, apenas um tom baixo e persistente de metal com metal que não existia no dia anterior. Paramos o lote, limpamos o material da melhor maneira possível e desligamos.

Na inspeção visual, nada parecia obviamente errado. As pás do rotor estavam intactas. As paredes da câmara não apresentavam rachaduras visíveis. A correia de transmissão estava sob tensão normal. Mas quando tentamos reiniciar, o motor funcionou, mas os rotores não giraram. A caixa de câmbio estava emperrada.

Na verdade, este é um dos modos de falha mais comuns em amassadores internos usados ​​para composição de borracha e polímeros. A caixa de engrenagens de um amassador fica entre o motor e os eixos do rotor, reduzindo a velocidade e multiplicando o torque. Quando a lubrificação falha – seja porque o nível do óleo caiu, o óleo se degradou ou uma vedação deixou entrar contaminantes – as engrenagens começam a funcionar metal com metal. Se você perceber cedo, ouvirá um barulho estridente. Se você perder isso, receberá uma unidade apreendida.

No nosso caso, uma vedação do eixo desgastada permitiu que poeira fina de borracha migrasse para a caixa de engrenagens durante vários meses. O óleo ficou contaminado e perdeu a viscosidade. Não o detectamos porque nossas verificações de manutenção não estavam analisando a condição do óleo – apenas o nível do óleo. Essa distinção é importante e é algo que mudamos imediatamente após o reparo.

Diagnosticando uma falha no amassador: por onde começar

Se a sua amassadeira parou de funcionar ou está se comportando de maneira anormal, resista à tentação de reiniciá-la repetidamente. É assim que problemas menores se tornam grandes. Em vez disso, trabalhe em um diagnóstico estruturado antes de tocar em qualquer outra coisa.

Passo 1 — Caracterize o Sintoma

A natureza da falha diz muito sobre a causa. Use o seguinte como estrutura inicial:

• O motor funciona, os rotores não se movem: Provavelmente uma falha na caixa de engrenagens, no acoplamento ou na chaveta/chaveta
• O motor não liga: Verifique a alimentação elétrica, o relé de sobrecarga, o corte térmico ou os códigos de falha do VFD
• Os rotores giram, mas a mistura é fraca: Pás do rotor gastas, folga incorreta ou problema de controle de temperatura
• Ruído incomum durante a operação: Desgaste do rolamento, objeto estranho na câmara ou falha na lubrificação
• Superaquecimento: Canais de resfriamento bloqueados, sensor de temperatura com falha ou atrito excessivo no trem de força
• Vazamento de material das vedações: Vedações da ponta ou vedações da extremidade do rotor desgastadas, normalmente exigindo substituição programada

Passo 2 — Verifique primeiro o lado elétrico

As falhas elétricas costumam ser mais fáceis e baratas de consertar do que as mecânicas, portanto, descarte-as primeiro. Verifique a tensão de entrada em todas as três fases – um amassador funcionando em duas fases superaquecerá o motor e travará sob carga. Inspecione a configuração do relé de sobrecarga e compare-a com a corrente da placa de identificação do motor. Procure códigos de falha no inversor de frequência se a máquina usar um. Em muitos casos, o que parece ser uma avaria mecânica é, na verdade, um dispositivo de proteção disparado que é reiniciado com o premir de um botão.

Passo 3 — Inspecione o trem de força

Com a alimentação isolada e bloqueada, tente girar manualmente os eixos do rotor. Na maioria dos amassadores, você pode usar uma barra giratória ou soquete na extremidade do eixo do rotor. Se os eixos não se moverem, o problema está na caixa de engrenagens ou nos próprios rotores estão emperrados - possivelmente devido ao material endurecido dentro da câmara. Se os eixos giram livremente, mas o motor não os aciona, o problema está no acoplamento entre o motor e a caixa de engrenagens.

Passo 4 — Verifique a lubrificação

Retire uma amostra do óleo da caixa de câmbio. Deve ser relativamente transparente ou de cor âmbar dependendo do tipo de lubrificante. Se o óleo for preto, leitoso ou tiver partículas visíveis, o problema é a contaminação - não apenas de baixo nível. Óleo leitoso significa entrada de água. Óleo preto com partículas metálicas significa desgaste das engrenagens. Óleo escuro e viscoso com partículas de borracha significa falha na vedação, e foi o que descobrimos.

O reparo: o que realmente fizemos para consertar a amassadeira

Assim que confirmamos que a caixa de câmbio era o problema, o processo de reparo foi dividido em cinco etapas. Todo o trabalho levou cerca de três dias, incluindo a aquisição de peças, o que é mais rápido para trabalhos em caixas de engrenagens — principalmente porque tínhamos um relacionamento razoável com um fornecedor industrial local que tinha a vedação do eixo em estoque.

Etapa 1 – Limpe a Câmara

Antes de qualquer trabalho mecânico, a câmara de mistura teve que ser limpa. Tivemos sorte – o material não estava totalmente curado e ainda podia ser removido manualmente com calor aplicado nas paredes da câmara. Nos casos em que o material endureceu completamente, a remoção pode demorar mais do que o reparo propriamente dito. Esta é uma das razões pelas quais vale a pena agir rapidamente quando você percebe os primeiros sintomas.

Estágio 2 – Drene e lave a caixa de engrenagens

Drenamos completamente o óleo contaminado e, em seguida, lavamos a caixa de engrenagens com um fluido de lavagem leve para remover lodo e partículas residuais. Esta etapa geralmente é ignorada quando as pessoas estão com pressa para voltar a funcionar, e ignorá-la significa que você está colocando óleo novo em um ambiente contaminado. A lama degradará o novo óleo dentro de semanas.

Estágio 3 — Substitua a vedação do eixo com falha

A vedação desgastada do eixo do rotor foi a causa raiz. Essas vedações ficam entre a câmara de amassamento e a carcaça da caixa de engrenagens, evitando que o material do processo migre para o sistema de lubrificação. Em nossa máquina, a vedação é uma vedação radial do tipo lábio com superfície de deslizamento em PTFE. O original estava em serviço há cerca de 4.200 horas — o fabricante recomenda a inspeção às 3.000 horas e a substituição às 5.000 horas ou a qualquer sinal de desgaste, o que ocorrer primeiro. Estávamos dentro do intervalo no papel, mas as condições operacionais – composto abrasivo, temperatura elevada – aceleraram o desgaste.

A substituição da vedação em um amassador interno não é trivial. O eixo do rotor deve ser parcialmente retirado para acessar a caixa de vedação, o que significa desconectar o acoplamento e apoiar o eixo adequadamente. Usamos os próprios pontos de elevação de manutenção da máquina e um suporte de eixo emprestado de uma fábrica vizinha. Tentar fazer isso sem o suporte adequado do eixo corre o risco de danificar a caixa do rolamento.

Etapa 4 – Inspecionar e Remontar

Com o eixo parcialmente fora, aproveitamos para inspecionar o mancal do rotor. Ele mostrou os primeiros sinais de corrosão na pista interna – ainda não críticos, mas notados. Registramos isso no registro de manutenção e sinalizamos para substituição na próxima parada planejada. As próprias engrenagens, apesar da contaminação do óleo, não apresentavam marcas além dos padrões normais de desgaste. Em parte, isso ocorreu porque detectamos o problema antes que a máquina funcionasse por tempo suficiente para causar danos às engrenagens.

Etapa 5 – Reabastecer, rodar e verificar

Reabastecemos a caixa de câmbio com óleo de engrenagem especificado pelo fabricante – ISO VG 220 em nosso caso – até a marca de nível correta. Em seguida, colocamos o amassador em funcionamento sem carga por 30 minutos enquanto monitoramos a temperatura da caixa de engrenagens e ouvimos sons anormais. Temperatura estabilizada em 52°C, que está dentro da faixa normal de operação. Em seguida, executamos um lote de teste com 60% do peso normal antes de retornar à produção total.

Pontos comuns de falha do amassador e suas causas

Nosso problema de contaminação da caixa de câmbio não é único. Depois de conversar com engenheiros de manutenção em diversas outras operações de composição, surgiu um padrão claro de modos de falha comuns. A tabela abaixo resume os problemas relatados com mais frequência com amassadeiras internas, suas causas típicas e o que o reparo geralmente envolve.

O que se destaca nesta tabela é que cada modo de falha listado é total ou parcialmente evitável . Nenhum deles são atos aleatórios de destino mecânico. Todos eles têm precursores – sinais que aparecem antes da máquina parar – e a maioria deles pode ser detectada por um programa de manutenção que vai além da simples inspeção visual.

Compreendendo o amassador interno: por que ele se decompõe dessa maneira

Para manter um amassador adequadamente, é útil entender o que a máquina está realmente fazendo e por que isso coloca componentes específicos sob estresse. Um amassador interno - às vezes chamado de misturador do tipo Banbury ou simplesmente amassadeira - funciona girando dois rotores interligados dentro de uma câmara de mistura selada. O material é carregado através de um êmbolo superior, comprimido, cisalhado entre as pás do rotor e as paredes da câmara e progressivamente homogeneizado.

As forças envolvidas são substanciais. Um amassador de produção que mistura composto de borracha preenchido com negro de fumo pode operar a torques superiores a 50.000 Nm nos eixos do rotor. Essa carga passa diretamente pela caixa de câmbio. A caixa de engrenagens de um amassador não é uma unidade para serviços leves - é uma engrenagem helicoidal industrial pesada ou de dentes retos com engrenagens grandes e endurecidas - mas ainda tem limites, e esses limites são definidos pela qualidade da lubrificação, condição do rolamento e integridade da vedação.

O ambiente térmico adiciona outra camada de estresse. Os amassadores normalmente operam em temperaturas de câmara entre 60°C e 180°C, dependendo do composto. Alguns processos vão mais alto. O calor entra na estrutura da máquina, afeta os materiais de vedação e acelera a degradação do lubrificante. Um óleo de caixa de velocidades com capacidade para 5.000 horas a 60°C pode degradar-se em 2.500 horas se a temperatura ambiente em torno da caixa de velocidades for consistentemente de 90°C.

O sistema de vedação é a ponte entre o ambiente de processo contaminado e de alta temperatura e o sistema de acionamento limpo e lubrificado. Quando funciona, você nunca pensa sobre isso. Quando falha, a caixa de câmbio segue logo em seguida.

O que mudamos após o colapso

Colocar o amassador em funcionamento novamente foi o primeiro passo. Certificar-se de que não quebrasse da mesma forma novamente foi o segundo passo. Fizemos quatro alterações específicas na nossa abordagem de manutenção, nenhuma das quais exigiu investimento significativo.

Monitoramento da condição do óleo em vez de monitoramento de nível

Adicionamos uma simples verificação da condição do óleo à rotina de manutenção semanal. Isso envolve retirar uma pequena amostra do ponto de drenagem da caixa de engrenagens e fazer uma verificação visual – cor, clareza, presença de partículas ou espuma. Demora cerca de cinco minutos. Também enviamos uma amostra para análise laboratorial a cada seis meses. O teste de laboratório custa cerca de 80 euros por amostra e indica-nos a viscosidade, o nível de contaminação e o estado de oxidação. É um seguro barato contra uma reconstrução da caixa de velocidades de 15.000€.

Intervalo de substituição de vedação reduzido para nossas condições

Estávamos seguindo o intervalo padrão do fabricante de 5.000 horas para substituição da vedação do eixo. Após a avaria, conversamos com a equipe de serviço do OEM e descobrimos que para compostos com alta carga de enchimento — que descreve a maior parte do que executamos — eles recomendam reduzir esse tempo para 3.000 horas. Atualizamos nosso cronograma de manutenção de acordo. Os selos custam cerca de 120€ cada. Substituí-los proativamente é uma fração do custo de uma falha na caixa de engrenagens induzida por contaminação.

Tendências de temperatura na caixa de engrenagens

Adicionamos uma verificação barata de termômetro infravermelho às rondas diárias do operador. A temperatura da superfície da caixa de velocidades é registada todas as manhãs. Nossa linha de base em operação normal é de 48–55°C. Se ultrapassar os 65°C sem uma explicação óbvia (como um dia ambiente excepcionalmente quente), isso desencadeia uma investigação antes que se torne uma falha. Esse tipo de tendência simples detecta problemas de lubrificação precocemente – um lubrificante degradado perde eficiência térmica e a caixa de engrenagens fica mais quente.

Estoque de peças sobressalentes para a amassadeira

Uma das coisas que prolongou nosso tempo de inatividade foi esperar a chegada da vedação do eixo. Agora mantemos um conjunto de vedações da ponta do rotor, uma vedação do eixo por rotor e um elemento de acoplamento do motor na prateleira. O valor total das peças é inferior a 500€. As peças ocupam um pequeno espaço na prateleira. Mas tê-los disponíveis significa que, se a mesma falha acontecer amanhã, estaremos de volta em um dia, em vez de três.

Cronograma de manutenção preventiva para uma amassadeira

Com base em nossa experiência e em conversas com outros operadores, o cronograma a seguir representa uma base prática para manter um amassador interno em uso de produção contínua. Ajuste os intervalos com base no tipo de composto, horas de operação por dia e condições ambientais.

Quando ligar para um especialista em vez de consertar você mesmo

Nem todo conserto de amassadeiras está dentro do escopo da manutenção interna. Saber onde está essa linha pode evitar que você piore o problema.

O trabalho interno geralmente é apropriado para: substituições de vedações onde o procedimento é documentado, trocas de óleo e monitoramento de condições, substituição de elementos de acoplamento, diagnóstico de falhas elétricas e inspeção básica do rotor com a câmara aberta.

O envolvimento de especialistas é aconselhável para: desmontagem da caixa de engrenagens e inspeção de engrenagens além da amostragem de óleo, remoção do rotor e substituição de rolamentos, inspeção da parede da câmara quanto a desgaste ou rachaduras, medição e correção de alinhamento após a substituição de componentes principais e qualquer situação em que o modo de falha não seja claro após um diagnóstico completo no local.

Alguns fabricantes de amassadeiras oferecem contratos de serviço que incluem inspeções periódicas especializadas. Estes custos podem valer a pena para máquinas que operam três turnos em produção contínua, onde o tempo de inatividade não planejado é muito caro. Para máquinas que operam em um turno com janelas de manutenção semanais planejadas, um programa interno forte geralmente é suficiente.

Uma coisa que vale a pena observar: se sua máquina estiver fora da garantia e você tiver que escolher entre um grande reparo ou uma substituição, faça uma avaliação adequada antes de decidir. Um amassador bem conservado pode funcionar de forma confiável por 20 a 30 anos. Uma máquina que foi negligenciada e que acumulou problemas na caixa de velocidades, nos rolamentos e no sistema do rotor simultaneamente pode custar mais para reparar do que vale a pena – mas essa avaliação precisa de ser feita por alguém que tenha realmente olhado para a máquina, e não estimado remotamente.

Lições do nosso detalhamento do amassador - resumido

Passar pelo processo de avaria e reparo não foi agradável, mas produziu clareza sobre o que estávamos fazendo de errado e o que precisava ser mudado. Se houver uma versão resumida de tudo acima, é esta:

• Verificar o nível do óleo não é o mesmo que verificar a condição do óleo – tanto importa quanto a condição são mais importantes
• Os intervalos de substituição da vedação do fabricante são para condições padrão; compostos agressivos ou altas temperaturas garantem intervalos mais curtos
• As tendências de temperatura detectam problemas em desenvolvimento antes que se tornem falhas
• Manter um pequeno estoque de peças sobressalentes essenciais reduz drasticamente o tempo de inatividade quando algo dá errado
• Agir de acordo com os primeiros sinais de alerta – ruído, aumento de temperatura, vazamento visual – é sempre mais barato do que esperar por uma avaria completa

A amassadeira já está funcionando há sete meses desde o reparo, sem mais problemas. As alterações de manutenção que fizemos não são complicadas nem caras. Eles são apenas mais completos do que estávamos fazendo antes - e, em retrospecto, a lacuna entre "completo" e "adequado" era onde o problema residia o tempo todo.