Title

PROJETO E ANALISE DE FALHA PARA FABRICAÇÃO DE PÁS PARA VENTILADORES

PROJECT AND FAILURE ANALYSIS IN FAN BLADE MANUFACTURING

Authorship

Foroni, Fernando D ́Alessio; Menezes, Miguel Angelo; Filho, Lindolfo Moreira

Foroni, Fernando D ́Alessio

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Menezes, Miguel Angelo

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Filho, Lindolfo Moreira

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DOI

10.5151/2594-5327-0345

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Abstract

Com a crescente preocupação de exaustão de gases dento de túneis após o acidente com o túnel Mont Blanc na Itália e França com 41 mortos e mais de 100 ventiladores em operação, houve a necessidade de adaptação dos modelos existentes de ventiladores a condições de alta temperatura. No entanto, as soluções existentes possuem desvantagens aerodinâmicas ou não resistem a temperaturas elevadas. O presente trabalho fornece uma alternativa aos ventiladores existentes no mercado através de uma nova tecnologia de fabricação de pás para ventiladores a nível comercial. A inovação é centrada no processo de estampagem de cascas metálicas e posterior soldagem mantendo as superfícies aerodinâmicas ideais tendo em vista a boa performance do ventilador. A partir disso, o método de elementos finitos, através do software elasto-plástico COSMOS, permitiu a verificação da estabilidade estrutural da pá em função dos esforços aerodinâmicos estabelecidos no projeto. Adicionalmente, são analisados os resultados e é desaconselhada a fabricação de pás com variações de espessuras localizadas, ou seja, não uniformes, em razão da concentração de tensões, discutida a influencia da anisotropia no processo e verificados quais as regiões críticas de trabalho da pá assim como quais os esforços admissíveis para o projeto.

The necessity of adapting the standardized fan models to conditions of higher temperature has emerged due to the growth of concern referring to the consequences of the gas expelling after the Mont Blanc tunnel accident in Italy and France, where even though, with 100 fans in operation, 41 people died. However, since then, the defied solutions have pointed to aerodynamic disadvantages or have seemed non-appropriate in these conditions. The objective of this work is to present an alternative to the market standard fans considering a new technology in constructing blades. This new technology introduces the process of a deep drawing of metallic shells and posterior welding, in order to keep the ideal aerodynamic superficies for the fan ideal performance and the cast of a metallic base in which the shells will be assembled and will be connected to the fan hub. The element finite method, by using the software elasto-plastic COSMOS, allow to verify the structural stability of the blade considering the aerodynamic project loads. Analyzing the results, the manufacturing of blades with variation on thickness is not advisable, due to the stress concentration. It was also pointed the influence of anisotropy in process and verified the critical regions of the blade, as much as, the admissible loads for the project.

Keywords

Estampagem; Pás; Falha em pás; Cascas metálicas

Deep-drawing; Fan blades; Blade failure; Mettalic shells.