A velocidade de vibração máxima permitida (raiz quadrada média, RMS) para um aquecedor PFA instalado na parede de um tanque próximo a um agitador de 50 kW (geralmente operando a 100–300 RPM) para evitar falha por fadiga da extremidade fria é de 2,0–3,0 mm/s RMS. O aquecedor tem uma vida útil quase indefinida em velocidades de vibração inferiores a 2 mm/s RMS. Dentro de um a três anos, trincas por fadiga na extremidade fria (transição do flange-para-revestimento) se desenvolvem entre 3 e 5 mm/s RMS. A falha acontece dentro de meses se o RMS for superior a 5 mm/s. Por concentrar a tensão de flexão e funcionar como uma raiz cantilever, a extremidade fria é o local mais suscetível. A velocidade de vibração deve sempre ser medida no local de montagem do aquecedor para tanques agitados. Instale isoladores de vibração (montagens de mola ou desacoplamento de mangueira flexível) para diminuir a vibração transmitida caso ela ultrapasse 3 mm/s RMS. Relação entre velocidade de vibração e vida útil em fadiga A extremidade fria de um aquecedor PFA sofre tensão de flexão cíclica que é proporcional à velocidade de vibração. A amplitude da tensão de flexão σ_b ≈ ρ × v × f × L² para uma vibração senoidal, onde ρ é a densidade, v é a velocidade (m/s), f é a frequência (Hz) e L é o comprimento do aquecedor. Uma velocidade de 3 mm/s (0,003 m/s) produz uma tensão de flexão de aproximadamente 2-3 MPa para um aquecedor PFA padrão de 1,5 m e 25 mm de diâmetro externo a f=20 Hz (agitador de 1.200 RPM), que está abaixo do limite de fadiga do PFA (≈4-5 MPa). A tensão aumenta para 4-5 MPa a 5 mm/s, que é o limite de fadiga. A tensão excede 8–10 MPa a 10 mm/s, ultrapassando o limite de escoamento e resultando em falha rápida. Velocidade de vibração permitida na extremidade fria do aquecedor PFA (mm/s RMS) Ciclos até a falha (a 20 Hz) Pico de tensão de flexão na extremidade fria (MPa) Vida útil antecipada (anos de operação contínua) Modo de falha<1.0 1.0–1.5 >10 >50 Sem fadiga 1,0–2,0; 1,5–2,5; 10–10; 10–50 Risco mínimo; 2,0–3,0; 2,5–3,5; 10–10; 1–10 Baixo risco 3,0–5.0 3.5–5.0 10–10 0.1–1 Potencial de cracking 5,0–8.0 5.0–7.0 10–10 1–12 mesesalta taxa de falha 8,0–12.0 7.0–10.0 10–10 semanasFalha rápida12,0 > 10,0 < 10 Dias a semanasFalha certa away Monitoramento e medição Use um acelerômetro, ou medidor de vibração portátil, com saída de velocidade RMS (mm/s). Posicione o sensor perpendicularmente ao eixo do aquecedor (direção radial) na parede do tanque no flange de instalação do aquecedor. Meça por dez minutos enquanto o agitador está operando normalmente. Observe a média da velocidade RMS. Além disso, observe a velocidade de pico (mais alta), que pode ser 2–3× maior devido à frequência com que a pá do impulsor passa. Redução de vibração excessiva Três métodos diminuem a vibração fornecida ao aquecedor se a velocidade de vibração detectada for superior a 3 mm/s RMS: Solução Fator de redução de vibração Despesas de implementação necessárias Tempo de inatividade necessário Quatro montagens de isoladores de mola 60–80% $ 200–500 2-4 horas Desacoplando mangueiras trançadas flexíveis (ver artigo nº 21) 80–95% $ 300–800 4–8 horas Almofada de borracha sob o flange (20 mm grosso) 30–50% $50–100Uma hora (temporário) Suporte de reforço (fornece suporte-do aquecedor intermediário)50–70% $150–300 duas a três horas Exemplo no campo Um agitador de 50 kW (180 RPM, 3 Hz, frequência de passagem da lâmina 18 Hz) foi usado em uma fábrica de produtos químicos. No local de montagem do aquecedor PFA, a velocidade de vibração foi de 6,5 mm/s RMS. Dentro de cinco a sete meses, dois aquecedores falharam devido a rachaduras no flange da extremidade fria. Entre a parede do tanque e o flange do aquecedor, a fábrica instalou um desacoplamento de mangueira trançada flexível (300 mm de comprimento, 1 polegada de diâmetro interno). No aquecedor, a velocidade de vibração diminuiu para 1,2 mm/s RMS. Não houve rachaduras na extremidade fria durante os quatro anos de operação do aquecedor substituto. Demorou seis horas para instalar a mangueira de US$ 500. Quando a causa não é a vibração Procure razões alternativas se surgirem fissuras na extremidade fria, mas a velocidade de vibração for inferior a 2 mm/s RMS: Tensão do ciclo térmico (ver Artigo #12) Tensão residual de fabricação (PFA não recozido) No contato, corrosão (agressão química) Parafusos de montagem que estão apertados demais (concentração de tensão) Conclusão: 2–3 mm/s RMS é a velocidade de vibração máxima permitida. A velocidade de vibração máxima permitida para um aquecedor PFA colocado próximo a um agitador de 50 kW, a fim de evitar falha por fadiga na extremidade fria, é de 2,0–3,0 mm/s RMS. O aquecedor atinge uma vida útil de fadiga ilimitada abaixo deste ponto. A fissuração ocorre em 1-3 anos a uma taxa de 3-5 mm/s RMS. É provável que a falha ocorra dentro de meses se o RMS for superior a 5 mm/s. Quando o agitador estiver operando, meça a velocidade de vibração. Instale isoladores de vibração ou uma mangueira flexível de desacoplamento se o RMS for superior a 3 mm/s. O ponto fraco é a ponta fria; proteja-o das vibrações. Embora alguns milímetros por segundo possam não parecer muito, os aquecedores são desligados ao longo de milhões de ciclos. Meça, diminua e prolongue a vida. Seu aquecedor vai gostar. Seu aquecedor não deve balançar junto com o agitador, mesmo que sacuda o tanque. Desacople, isole e relaxe.