Observatório Metro-Ferroviário

Imagem: eixo ferroviário utilizado em um dos testes.

O ensaio de fadiga é um dos mais importantes testes na área da engenharia e está incluído em normas do mundo inteiro como requisito para a validação de um produto desenvolvido. Os eixos ferroviários não estão livres desse teste, pelo contrário, são amplamente testados por conta de sua importância estrutural. O problema é que os atuais testes não apresentam um bom critério para identificar o instante em que a falha ocorre. Pensando nisso, pesquisadores da Universidade Carlos III de Madrid, Espanha, desenvolveram um novo critério para detectar com mais precisão o instante da falha por meio de vibrações.

Os ensaios de fadiga podem ser realizados utilizando máquinas de teste em que o eixo gira, ou mais frequentemente, usando máquinas de ressonância Sincotec. Para ambos os testes, o objetivo é verificar se uma falha aparece no material quando aplicado n carregamentos cíclicos, porém é difícil determinar o instante em que o defeito ocorre. Para testes de rotação do eixo, existem níveis de alarme que identificam a falha, como deslocamento do centro do eixo, temperatura e variação da carga aplicada. Já no caso das máquinas de ressonância, utiliza-se como critério quando a frequência do teste cai mais de 0,5 Hz. Para ambos os casos os critérios têm se mostrado pouco sensíveis, isto é, quando encerra-se o ensaio há falhas muito grandes, assim, há um desperdício de energia, tempo e um risco de uma falha catastrófica do eixo.

Para detectar o instante de parar a máquina durante o teste com mais precisão, os pesquisadores espanhóis partiram para uma nova abordagem do problema e utilizaram os estudos da Politecnico di Milano, Itália, que pesquisou as diferenças nas vibrações geradas por uma falha num eixo ferroviário para desenvolver um sistema de monitoramento. (Confira: Monitoramento de eixos ferroviários com base em vibrações de baixa frequência) Aplicando os dados coletados das máquinas de ensaio das vibrações na Transformada de Wavelet conseguiu-se identificar o momento em que há uma mudança no comportamento das vibrações, pois a Wavelet é capaz de fornecer a informação do tempo e da frequência simultaneamente, assim, fornece uma representação de tempo e frequência do sinal ao mesmo tempo.

Para demonstrar o método, os pesquisadores testaram três eixos ferroviários, dois com falhas e um sem. Para o componente sem defeito, não identificou-se nenhuma mudança de comportamento das vibrações, já para os eixos com falha a mudança mostrou-se claramente. Assim, essa nova metodologia mostrou-se promissora, pois permitirá que um ensaio de fadiga possa ser encerrado num momento mais exato e, sobretudo, reduzir potenciais riscos, gastos de energia, maquinário e tempo.

 Para mais informações, acesse:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350630714003513