Quando um rolamento de giro de guindaste portuário não pode ser reparado: análise de falha GOTTWALD PMA100216

Um rolamento de giro de guindaste portuário GOTTWALD PMA100216 chegou apresentando travamentos, ruído anormal e aumento da folga. A inspeção e o ensaio por partículas magnéticas mostraram por que o reparo precisou ser interrompido.

Um rolamento de giro pesado de rolos de três carreiras de um guindaste GOTTWALD PMA100216, em operação no maior porto de Bangladesh, foi enviado à fábrica da MERYDOM na China depois que o guindaste passou a apresentar travamentos intermitentes, aumento da folga do rolamento e ruído anormal durante o giro. A máquina pertence ao grupo de equipamentos de serviço contínuo abrangido pelo rolamentos de giro para máquinas portuárias guia de aplicações, incluindo guindastes de pórtico, guindastes portuários móveis, descarregadores com grab e outros equipamentos de movimentação de navios. O cliente nos pediu respostas para duas perguntas distintas:

O rolamento original poderia ser reparado com segurança?
A MERYDOM poderia fabricar um novo rolamento de reposição caso o reparo não fosse viável?

Este caso mostra por que uma decisão de reparo não pode se basear apenas nos danos visíveis na superfície. Após inspeção dimensional, desmontagem, limpeza, usinagem controlada e ensaio por partículas magnéticas, constatamos que os danos se estendiam ao material do anel responsável por suportar a carga. Continuar o reparo criaria um risco técnico e operacional inaceitável; por isso, a MERYDOM recomendou interrompê-lo e prosseguir com a engenharia de reposição.

Conclusão do caso: O rolamento original foi rejeitado para reparo porque a extensa destruição da pista de rolamento era acompanhada por indicações de trincas no material subjacente do anel. As evidências disponíveis não sustentavam uma restauração segura e rastreável da resistência à fadiga e da integridade de carga do rolamento.

Guindaste portuário GOTTWALD PMA100216 em um porto de Bangladesh antes da inspeção do rolamento de giro. — Guindaste portuário GOTTWALD PMA100216 em serviço em Bangladesh. O rolamento de giro é um caminho de carga crítico para a segurança entre a estrutura superior rotativa e a base do guindaste.

Sintomas relatados: travamento, aumento da folga e ruído anormal

Os três sintomas relatados eram compatíveis com danos internos avançados, embora isoladamente não identificassem uma única causa-raiz.

Travamento intermitente pode ocorrer quando a geometria danificada da pista, metal deslocado, grandes partículas de desgaste ou elementos rolantes comprometidos interrompem o movimento suave dos rolos.
Aumento da folga pode resultar da perda de material da pista de rolamento, desgaste dos elementos rolantes ou deformação permanente nas zonas de contato carregadas.
Ruído anormal pode ser produzido quando os rolos passam sobre áreas descascadas, trincas, indentações ou detritos metálicos aprisionados.

Quando esses sintomas aparecem juntos em um guindaste portuário pesado, a continuidade da operação não deve ser tratada como um incômodo inofensivo. A perda progressiva de material pode alterar a distribuição interna de carga, concentrar a carga em menos rolos e acelerar danos secundários.

Etapa 1: inspeção de recebimento e verificação dimensional

Antes da desmontagem, a equipe da MERYDOM registrou a configuração externa do rolamento e verificou suas dimensões principais. A identificação de um rolamento de grande diâmetro nunca deve depender apenas de uma placa de identificação antiga ou de um diâmetro externo nominal. Alturas dos anéis, diâmetros pilotos, padrões dos furos de montagem, dados da engrenagem, disposição das pistas de rolamento e dimensões das interfaces devem ser analisados em conjunto. A geometria medida era amplamente compatível com o modelo de referência padrão MERYDOM 133.50.3150, um rolamento de giro de rolos de três carreiras com engrenagem interna. A referência de catálogo tem diâmetro externo nominal de envelope de 3.432 mm, diâmetro interno livre de envelope de 2.768 mm e altura total de 270 mm. Essas semelhanças tornaram o modelo 133.50.3150 um ponto de partida útil para a engenharia de reposição, mas não não estabelecem intercambiabilidade automática. A reposição para um guindaste existente ainda deve ser confirmada em relação ao desenho original do rolamento e às interfaces reais da máquina, incluindo:

todos os diâmetros dos anéis e pilotos;
alturas total e individuais dos anéis;
quantidade de furos de montagem, círculos primitivos, diâmetros e requisitos de rosca;
módulo da engrenagem interna, número de dentes, deslocamento de perfil, ângulo de pressão e requisitos de backlash;
casos de carga axial, radial e de momento de inclinação;
regime de operação, fatores de impacto e vida útil esperada;
folgas internas necessárias;
configurações de lubrificação, vedação e proteção anticorrosiva;
material, dureza da pista de rolamento e profundidade efetiva endurecida;
requisitos de inspeção, rastreabilidade e certificação.

Engenheiros da MERYDOM medindo um grande rolamento de giro de rolos de três carreiras com engrenagem interna. — Engenheiros da MERYDOM medindo o rolamento recebido e registrando as dimensões das interfaces antes da desmontagem.

Verificação dimensional de um grande rolamento de giro de guindaste portuário na fábrica da MERYDOM. — A verificação cruzada das dimensões de grande diâmetro em várias posições circunferenciais ajuda a identificar alterações de geometria e erros de medição.

[merydom_instagram_reels codes="DSE2KY0k815" heading="Vídeo: medição do rolamento no recebimento" description="Veja a equipe da MERYDOM verificar o grande rolamento e as dimensões de suas interfaces antes da desmontagem." labels="Inspeção dimensional do rolamento de giro GOTTWALD"]

Etapa 2: desmontagem e condição encontrada

O rolamento foi aberto, e a graxa acumulada, a borra e os detritos soltos foram removidos para permitir o exame da construção de três anéis e das superfícies das pistas de rolamento. A inspeção geral mostrou danos severos nas pistas dos anéis inferior e intermediário. As superfícies afetadas não se limitavam a um leve polimento ou a marcas rasas isoladas. As fotografias mostram descascamento extenso, riscamento, arraste de material, deformação plástica local e perda ou deslocamento macroscópico de material da pista. Esses achados explicavam os sintomas de operação relatados:

material ausente e deslocado aumentou a folga interna;
a geometria distorcida da pista de rolamento interferia na rolagem suave;
detritos metálicos soltos poderiam ser repetidamente esmagados pelos rolos;
setores fortemente danificados produziam impacto e ruído quando a carga passava por eles.

Nessa etapa, uma reforma leve convencional — limpeza, polimento, substituição dos rolos e vedações e remontagem — era claramente insuficiente.

Anéis desmontados de um grande rolamento de giro de rolos de três carreiras na fábrica da MERYDOM. — Conjuntos interno e externo desmontados após a separação, mostrando a escala do rolamento de rolos de três carreiras.

Descascamento severo e deslocamento de material na pista do rolamento de giro de um guindaste portuário. — Descascamento extenso e metal deslocado na pista de rolamento.

Extenso arraste de metal e destruição da pista de rolamento em um rolamento de giro de rolos de três carreiras. — Material arrastado e deslocado plasticamente ao longo da faixa carregada.

Pista de rolos riscada e deformada em um anel danificado de rolamento de giro. — Riscamento e geometria irregular da pista de rolamento.

Detalhe de desgaste severo, danos por detritos e deformação em uma pista de rolamento de giro. — Danos superficiais avançados compatíveis com deslizamento destrutivo e passagem dos rolos sobre detritos.

O que normalmente pode causar esse tipo de destruição da pista de rolamento?

As fotografias documentam o estado final dos danos, mas não comprovam por si só uma única causa inicial. Uma investigação defensável da causa-raiz também exigiria horas de operação, histórico de cargas, registros de lubrificação, condição das vedações, análise da graxa, dados de planicidade de montagem, registros de pré-carga dos parafusos e localização de cada setor danificado em relação à estrutura do guindaste. No serviço pesado de guindastes portuários, vários mecanismos podem iniciar ou acelerar esse tipo de dano. Máquinas portuárias exigem análise específica da aplicação porque giros repetidos sob carga, pequenos arcos de reversão, poeira abrasiva da carga, umidade costeira e pressão para reduzir a paralisação do cais atuam sobre o rolamento como um único sistema operacional. O guia de aplicação para máquinas portuárias explica como o espectro de serviço, a rigidez do apoio, a engrenagem, a lubrificação automática, a vedação e a reposição planejada devem ser considerados em conjunto.

1. Lubrificação inadequada ou degradada

Um rolamento de rolos de três carreiras opera sob alta tensão de contato. Se o filme lubrificante se tornar insuficiente, as asperezas das superfícies entram em contato direto, o atrito e a temperatura aumentam e a pista de rolamento pode desenvolver arraste de material, riscamento e fadiga iniciada na superfície. Entre as possíveis causas estão linhas de lubrificação bloqueadas, quantidade insuficiente de graxa, graxa inadequada, intervalos excessivos de relubrificação, envelhecimento da graxa ou rotação insuficiente do rolamento durante a relubrificação. Guindastes portuários frequentemente giram em arcos de trabalho limitados; portanto, a distribuição da graxa em toda a circunferência exige atenção especial.

2. Contaminação por água, sal e sólidos

Ambientes portuários combinam umidade, sal em suspensão, chuva, poeira e contaminação da carga. Vedações danificadas ou purga de graxa ineficaz podem permitir a entrada de água e partículas abrasivas no sistema de pistas de rolamento. A água pode degradar a graxa e criar pites de corrosão. Partículas duras podem indentar ou riscar as superfícies rolantes. Ambos os mecanismos criam concentradores locais de tensão a partir dos quais podem se desenvolver microtrincas e descascamento. Quando o metal descascado passa a circular dentro do rolamento, o próprio rolamento começa a gerar contaminação abrasiva.

3. Cargas de impacto ou sobrecarga repetida

Impactos do grab, frenagens súbitas, paradas de emergência, eventos de elevação fora do projeto, movimento do navio e amplificação dinâmica das cargas podem produzir tensões de contato além do espectro de serviço previsto. Um único evento severo pode criar deformação permanente ou danos subsuperficiais; sobrecargas repetidas podem acelerar a fadiga por contato rolante. Portanto, a avaliação correta exige a força axial, a força radial e o momento de inclinação reais — não apenas a capacidade do guindaste.

4. Distorção de montagem e pré-carga irregular dos parafusos

Um rolamento de giro de grande porte depende da rigidez e da planicidade de suas estruturas de apoio. Pontos altos locais, pedestal flexível, distorção por soldagem, corrosão na interface de montagem ou pré-carga irregular dos parafusos podem deformar os anéis. A carga de borda ou a concentração circunferencial resultante obriga um grupo menor de rolos a suportar uma parcela desproporcional da carga. Assim, podem ocorrer danos locais graves mesmo quando a carga global calculada parece aceitável.

5. Aumento progressivo da folga e operação continuada

O desgaste inicial altera a geometria interna e a distribuição da carga. À medida que a folga aumenta, os rolos podem sofrer mais impacto, inclinação ou deslizamento. Fragmentos descascados passam então a ser esmagados pelos rolos, produzindo novas indentações e danos superficiais. Isso cria uma sequência autoacelerada: dano superficial → microtrincas → descascamento → geração de detritos → aumento da folga → impacto e concentração de carga → descascamentos maiores e danos mais profundos

6. Fadiga por contato rolante

Todos os rolamentos acumulam ciclos de fadiga. Trincas subsuperficiais podem se iniciar sob tensões de contato repetidas e, por fim, propagar-se até a superfície. Falha de lubrificação, contaminação, sobrecarga e distorção podem acelerar drasticamente esse processo. Em uma falha avançada, vários mecanismos podem estar presentes ao mesmo tempo, e as evidências iniciais podem já ter sido destruídas por danos secundários. Para uma estrutura de diagnóstico mais ampla, consulte Por que as pistas de rolamentos de giro descascam: sintomas, causas e evidências.

Etapa 3: usinagem controlada para expor o material subjacente

O cliente ainda queria determinar se restava um processo de reparo tecnicamente defensável. Por isso, a MERYDOM desenvolveu um plano de avaliação em etapas, em vez de prometer antecipadamente o reparo. O anel foi montado em uma máquina CNC vertical, e a camada danificada remanescente da pista foi removida de forma controlada. Essa etapa teve duas finalidades:

remover material solto, fortemente deformado e endurecido residual que pudesse ocultar a inspeção; e
expor o material subjacente do anel para ensaio não destrutivo.

Usinar uma pista de rolamento não torna, por si só, um rolamento reparável. Após a remoção do material, o anel ainda precisa ter seção suficiente, substrato íntegro, geometria recuperável e um processo qualificado para reconstruir a pista e restaurar o perfil de dureza necessário.

Usinagem CNC de um anel danificado do rolamento de giro de um guindaste portuário GOTTWALD. — Anel danificado montado em uma máquina CNC vertical para remoção controlada da camada comprometida remanescente da pista de rolamento.

Grande anel de rolamento de giro usinado e preparado para ensaio não destrutivo. — Anel usinado e preparado para ensaio não destrutivo.

Anel do rolamento com engrenagem interna após desmontagem e limpeza para inspeção. — Anel com engrenagem interna após desmontagem e limpeza.

Etapa 4: o ensaio por partículas magnéticas mudou a decisão

Após a usinagem, foi realizado ensaio por partículas magnéticas nas superfícies ferromagnéticas expostas dos anéis. A inspeção por partículas magnéticas revela descontinuidades superficiais e próximas da superfície que podem ser difíceis de distinguir por inspeção visual comum. O ensaio produziu indicações lineares pronunciadas nas zonas danificadas da pista de rolamento e ao redor delas. O padrão demonstrou que o problema não era apenas um riscamento superficial ou uma camada danificada removível. Descontinuidades permaneceram no material estrutural subjacente depois que a camada comprometida da pista foi removida.

Indicações de trincas por partículas magnéticas em uma pista de rolamento de giro usinada. — Indicações macroscópicas na zona exposta da pista de rolamento.

Inspeção por partículas magnéticas em detalhe mostrando descontinuidades severas no material do anel. — Evidência em detalhe ao redor de um deslocamento severo de material.

Indicação linear por partículas magnéticas ao longo do substrato exposto da pista de rolamento. — Indicação linear contínua ao longo do substrato.

[merydom_instagram_reels codes="DS4uw90kUeO" heading="Vídeo: inspeção por partículas magnéticas" description="Veja o substrato exposto da pista de rolamento sendo verificado quanto a indicações de trincas após a usinagem controlada." labels="O ensaio por partículas magnéticas revela trincas no substrato da pista de rolamento"]

Por que a MERYDOM rejeitou o reparo do rolamento

A reparabilidade não é determinada apenas pela possibilidade física de remover ou preencher o metal danificado. O rolamento reparado precisa ter um processo de engenharia rastreável para restaurar a geometria, a integridade do material, a dureza da pista de rolamento, a profundidade efetiva endurecida, a folga interna e a capacidade de carga. Neste caso, a combinação de destruição extensa da pista e indicações por partículas magnéticas no substrato criou várias incertezas inaceitáveis:

a profundidade total e a extensão circunferencial das trincas não podiam ser tratadas como um defeito superficial;
a remoção adicional de material reduziria a seção do anel e alteraria a geometria da pista de rolamento;
soldagem ou deposição local poderia introduzir zonas termicamente afetadas, tensões residuais, distorção e novas descontinuidades metalúrgicas;
não se poderia presumir que uma área reparada recuperaria o desempenho original à fadiga por contato rolante;
a falha de um rolamento de giro crítico para a segurança do guindaste poderia colocar em risco pessoas, equipamentos e operações portuárias.

A MERYDOM informou ao cliente que o rolamento original não era um candidato seguro para continuar a reforma ou retornar ao serviço. O plano de reparo foi interrompido, e a engenharia de reposição tornou-se o caminho adequado. Essa decisão significou abrir mão de um pedido de reparo substancial. Contudo, um pedido de grande valor não justifica reduzir os critérios de aceitação de um componente crítico para a segurança. A recomendação de reparo deve seguir as evidências de inspeção, não a pressão comercial.

Engenharia de reposição: use 133.50.3150 como referência, não como premissa

Como as dimensões medidas eram próximas às do modelo padrão MERYDOM 133.50.3150, esse modelo oferece um ponto de partida eficiente para uma nova reposição de rolos de três carreiras com engrenagem interna. Ainda assim, o rolamento final deve ser projetado a partir de medições verificadas das interfaces, inspeção da engrenagem, desenho original quando disponível e dados reais de carga e regime do guindaste. Deve-se dar atenção especial a:

a orientação da pista carregada e o espectro de cargas;
planicidade do apoio e rigidez estrutural;
condição dos parafusos e procedimento de pré-carga;
fornecimento de lubrificante a todas as pistas de rolamento;
proteção das vedações para o ambiente marinho;
medições de referência da folga axial/de inclinação;
documentação de inspeção de material, tratamento térmico, engrenagem e montagem final.

Substituir o rolamento sem corrigir um problema inicial do sistema pode reproduzir a mesma falha. Portanto, o projeto do novo rolamento deve incluir tanto a verificação do projeto do componente quanto a análise dos controles de instalação e manutenção.

Lições práticas deste caso

Travamento, aumento da folga e ruído anormal em conjunto exigem investigação imediata.
O descascamento visível é um modo de falha, não uma conclusão completa de causa-raiz.
A semelhança dimensional é útil para uma avaliação inicial, mas não comprova a intercambiabilidade.
A limpeza e a usinagem devem ser seguidas por inspeção qualificada antes da aprovação do reparo.
Indicações por partículas magnéticas no substrato que suporta a carga podem transformar um projeto de reparo em um projeto de reposição.
Uma rejeição segura é um resultado de engenharia bem-sucedido quando as evidências não sustentam a continuidade do serviço.
O rolamento de reposição e o sistema circundante do guindaste devem ser analisados em conjunto.

Precisa de uma análise de reparabilidade ou reposição?

Para avaliar um grande rolamento de giro, forneça o desenho disponível, o modelo da máquina, as dimensões principais, os dados da engrenagem, os sintomas de operação, as informações de carga, o histórico de folga, os registros de manutenção e fotografias nítidas. A MERYDOM pode analisar as evidências e comparar o rolamento com referências padrão como 133.50.3150, e definir as informações necessárias para decidir sobre a possibilidade de reparo ou projetar uma nova reposição. Conheça a engenharia de rolamentos de giro para máquinas portuárias Envie os detalhes do caso para análise de engenharia

Embora este caso tenha vindo de um guindaste portuário, as mesmas evidências de inspeção são relevantes para equipamentos de convés e barcaças expostos à névoa salina. Compradores que especificam rolamentos de giro para guindastes marítimos devem tratar a degradação do revestimento, a condição das vedações, a entrada de água e o desempenho da purga de graxa como parte da investigação da falha e da especificação de reposição.