Projeto Eneva– PUC Rio e pesquisas em materiais
Sob escopo do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico do Setor de Energia Elétrica da ANNEL, o projeto Saúde Estrutural de Virabrequins das Indústrias Termoelétricas, celebrado pela Enevae PUC-Rio, viabilizou a aquisição de máquina de teste de fadiga de altíssima frequência da marca Shimadzu, com atuador ultrassônico de 20 kHz, que permitirá ensaios até 1012 ciclos. O apoio Enevaproporcionou ao Departamento de Engenharia Química e de Materiais da PUC-Rio uma infraestrutura de pesquisa pioneira no país e América do Sul, enquanto que o projeto possui valor tecnológico para usinas termoelétricas, que preveem o descomissionamento de eixos virabrequins de motores de grupos geradores após super longa vida em serviço.
Além da criação de infraestrutura pioneira de pesquisa o projeto Saúde Estrutural de Virabrequins da Indústrias Termoelétricas apoia a formação de um grupo de trabalho em fadiga de altíssimo ciclo, bem como o intercâmbio científico com instituições que possuem pesquisa na área, como a TU Dortmund (Alemanha), Instituto Superior Técnico de Lisboa (Portugal) e Ritsumeikan University (Japão).
Quanto à confiabilidade da vida em serviço de materiais estruturais, a aquisição de uma máquina de teste de fadiga de altíssima frequência permitirá o levantamento de curvas S-N até 1012 ciclos, enfatizando a determinação da vida residual de eixos virabrequins de unidades geradoras.
Já no desenvolvimento de materiais, a aquisição de uma máquina de teste de fadiga de altíssima frequência permitirá se estabelecer, de maneira mais apropriada, a relação resistência à fadiga – microestrutura após 107 ciclos. Já se sabe que em materiais de alta resistência submetidos a endurecimentos superficiais as inclusões subsuperficiais atuam como sítios nucleadores de trincas em falhas após 108 – 109 ciclos ou fraturas por fadiga em nível giga-ciclo.
Neste contexto, para desenvolver materiais com alta resistência à fadiga é fundamental a análise e mapeamento dos defeitos e inclusões presentes no material. No entanto, com métodos não destrutivos, detectar esses defeitos ou inclusões em um material é difícil, em virtude de tamanhos extremamente pequenos. Usando corpos de prova de tamanho reduzido, aproporiados para ensaios ultrassônicos de fadiga, e com o auxílio de técnicas de microscopia eletrônica de varredura, é possível a indicação exata da posição de defeitos e inclusões nas superfícies de fratura, que se torna importante ferramenta nas exigências de controle de qualidade do material, no que tange abordagens qualitatitivas e quantitativas do nível de inclusões, bem como de suas localizações no volume do material.
Em resumo, no desenvolvimento de materiais de alta resistência à fadiga, ensaios em regime de altíssimo número de ciclos permitirão mapear sítios de nucleação das trincas; correlacionar sítios de nucleação das trincas com aspectos microestruturais; estabelecer a influência de micro descontinuidades subsuperficiais (inclusões e poros); determinar o efeito do tamanho, fração volumétrica e morfologia de inclusões e, ainda, associar mudanças na iniciação de trincas com números de ciclos do carregamento.