turbos_analise de falhas
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TURBOS_Analise de FalhasTRANSCRIPT
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TREINAMENTO SOBRE
ANLISE DE FALHAS
EM TURBOALIMENTADORES
GARRETT
Julho-2009
Elaborado por: Ivo Bellucco
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2HONEYWELL -CONFIDENTIAL
INTRODUO
Muitos turboalim
entadoresso removidos desnecessariamente,
acreditando-se que o mesm
o estcom defeito.
Normalmentea causa da falha detectada (Ex.: Vazamento de
leo, fumaa, perda de potncia ) proveniente de problemas
em outros componentes do veculo.
Se o veculo estiver disponvel, necessrio que se faa a
verificao em todos itens ( sem exceo ), relacionados na
tabela de Deteco de Problemas
e Lista de Verificao
Turbo-Veculoexistentes no M
anual de Anlise de Falhas -
Garrett.
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3HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Resumidamente, fundamental verificar os sistem
as:
Admisso de ar do Turbo (filtro, m
angueiras e abraadeiras).
Sada de ar do turbo (mangueiras, abraadeiras e intercooler).
Admisso de ar do motor (coletor, parafusos).
Sada de gases do motor (coletor, parafusos).
Alim
entao e Retorno de leo do turbo (mangueiras, tubos,
parafusos ocos, filtro de leo, abraadeiras).
Verificar se o turbo aplicado o recom
endado para aquele
motor.
INTRODUO
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4HONEYWELL -CONFIDENTIAL
INTRODUO
O turbo um produto de alta tecnologia e com um processo
de manufatura bem robusto. Desta forma so muito poucos
os defeitos de fabricao.
Para encontrar a causa da falha do turbo necessrio usar
um processo de investigao e reconstituio da falha.
Coletar todas as evidncias
Reconstituir a seqncia de falhas
Voltar ao veculo para reparar a causa raiz.
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5HONEYWELL -CONFIDENTIAL
As falhas mais comuns no turboalim
entadoresso:
Insuficincia de Lubrificao;
Baixa ou falta de presso de leo
Lubrificante inadequado (diludo ou baixa viscosidade)
Parada quente
Lubrificante Contaminado;
Ingesto de Objeto Estranho pelo Rotor Compressor;
Ingesto de Objeto Estranho pelo Rotor da Turbina;
Esforo Axial;
Excesso de Temperatura;
Turbo sem Falha;
Turbo violado ou danificado;
Quebra por Fadiga;
FALHAS TPICAS
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6HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Insuficincia de
Insuficincia de
Lubrifica
Lubrificaoo
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7HONEYWELL -CONFIDENTIAL
INSUFICINCIA DE LUBRIFICAO
CHRA
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8HONEYWELL -CONFIDENTIAL
A alim
entao de leo vital ao turbo. Depende
fundamentalmente:
Viscosidade (Ex: 15W40)
Presso
Vida til em funo dos aditivos (Ex: CH-4)
Temperatura de trabalho.
O tubo gira em altas rotaes e trabalha num film
e de leo:
GT45 ~ 120.000 rpm
GT40 ~ 130.000 rpm
T04 ~ 120.000 rpm
T3 ~ 150.000 rpm
GT17 / 20 ~ 210.000 rpm
GT12 ~ 240.000 rpm
INSUFICINCIA DE LUBRIFICAO
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9HONEYWELL -CONFIDENTIAL
INSUFICINCIA DE LUBRIFICAO
Mecanismo de falha
Quebra do film
ede leo
Contato entre mancal
radial e eixo ou
colar e mancal de
encosto
Desgaste dos mancais
e aumento das folgas
Raspagem dos
rotores contra as
carcaas
Desbalanceamento
excessivo
Quebra de: mancal
do encosto, anel de
pisto, eixo
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Azulamentoe depsito de bronze no eixo
INSUFICINCIA DE LUBRIFICAO
Faltaoubaixapressode leo
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
INSUFICINCIA DE LUBRIFICAO
Marcas de bronze dentro da
Carcaa Central
Azulamentodos colares
Faltaoubaixapressode leo
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Trinca devido ao superaquecimento
ou esforo excessivo por
desbalanceamento
INSUFICINCIA DE LUBRIFICAO
Quebra do eixo aps travamento
ou desbalanceamento excessivo
Faltaoubaixapressode leo
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Desgaste do eixo por leo diludo por diesel.
(no hazulamentoou depsito de bronze)
Lubrificanteinadequado
INSUFICINCIA DE LUBRIFICAO
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
ParadaQuente
INSUFICINCIA DE LUBRIFICAO
Marcas circulares e desgaste no eixo.
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
INSUFICINCIA DE LUBRIFICAO
Principais causas
Nvel de leo do Carter abaixo do especificado.
leo degradado por no realizao de troca de leo conforme manual.
leo lubrificante inadequado (viscosidade e classe).
leo lubrificante diludo (diesel, gua)
Falta de presso de leo por defeito na bomba de leo ou vazamento de
leo nas conexes do turbo ou agregados.
Entrada de leo obstruda por cola na junta. (anexo 1)
Prtica de se completar leo lubrificante. Gera-se borras de leo,que
obstruem os canais de lubrificao da Carcaa Central, parafuso oco e
tubulao de lubrificao.
Excesso de temperatura na sada de gases. Gera-se leo carbonizado nos
canais de lubrificao da Carcaa Central ou depsito de leo carbonizado
que reduz a folga entre mancal e eixo.Quando o motor parte, mancal e
eixo esto coladose raspam entre si. (anexo 2)
Constantes paradas quente. O turbo continua girando enquanto no h
mais presso de leo..
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Lubrificante
Lubrificante
Contaminado
Contaminado
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
LUBRIFICANTE CONTAMINADO
As folgas entre mancais e eixo ou colar e mancal de encosto
so de alguns microns.
Resduos (normalmente metlicos) em suspenso no leo iro
riscar o eixo e mancais radias ou colar e mancal de encosto,
causando desgaste nos mesm
os.
Os maiores danos ocorrem na presena de grandes
quantidades de partculas de 20 a 50 microns.
Por outro lado, grandes partculas obstruem os furos de
lubrificao do parafuso oco ou da carcaa central.
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
LUBRIFICANTE CONTAMINADO
Mecanismo de falha
Riscos do mancais,
eixo, colar, mancal
de encosto
Desgaste dos mancais
e aumento das folgas
Raspagem dos
rotores contra as
carcaas
Desbalanceamento
excessivo
Quebra de: mancal
do encosto, anel de
pisto, eixo
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
LUBRIFICANTE CONTAMINADO
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
LUBRIFICANTE CONTAMINADO
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
LUBRIFICANTE CONTAMINADO
Principais causas
Filtro de leo saturado ou rompido;
Lubrificante recuperado;
Motor recondicionado com im
purezas nas galerias;
leo carbonizado por alta temperatura;
Partculas provenientes do desgaste de outros com
ponentes do
motor (anexo 3)
Completar o leo lubrificante do Carter, misturando leo usado com
leo novo, gerando borras slidas.
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Ingesto de Objeto
Ingesto de Objeto
Estranho pelo
Estranho pelo
Compressor
Compressor
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
INGESTO DE OBJETO ESTRANHO -COMPRESSOR
A performance do turbo funo das folgas entre o rotor do
compressor e carcaa do compressor, bem como da forma do
rotor do compressor.
Danos no rotor do compressor iro causar queda de
performance, alto desbalanceamento ou rudo.
Os danos podem ser: simples eroso atdestruio completa
das ps do rotor do compressor. Comeam sempre na borda
frontal da p.
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
INGESTO DE OBJETO ESTRANHO -COMPRESSOR
Mecanismo de falha
Ingesto de objeto
estranho
Desgaste ou quebra
do rotor
Desbalanceamento
excessivo
Quebra de film
ede leo = insuficincia
de lubrificao
Quebra de: mancal
do encosto, anel de
pisto, eixo
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
INGESTO DE OBJETO ESTRANHO -COMPRESSOR
Material m
acio (estopa, pano,
borracha)
Particulado -Areia, terra, etc...
Particulado -Areia, terra, etc...
Material leve e pequeno
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
INGESTO DE OBJETO ESTRANHO -COMPRESSOR
Material com maior rigidez
(arruela, porca, etc...)
Material com maior rigidez
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
INGESTO DE OBJETO ESTRANHO -COMPRESSOR
Principais causas
No realizao da troca do filtro de ar conforme recomendaes;
Filtro danificado por sopr-lo com ar comprimido;
Ausncia do filtro de ar;
Danos / ressecamentodas mangueiras com
desplacamentos
internos;
Mangueiras de adm
isso de ar rasgadas;
No realizao de limpeza na linha de admisso de ar, quando o
turboalim
entador antigo sofreu quebra do rotor compressor, pois os
fragmentos do mesmo alojam-se em toda extenso do circuito;
Materiais esquecidos nas tubulaes durante manuteno (anexo 4)
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Ingesto de Objeto
Ingesto de Objeto
Estranho pela
Estranho pela
Turbina
Turbina
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
INGESTO DE OBJETO ESTRANHO -TURBINA
A performance do turbo funo das folgas entre o rotor do
turbina e carcaa da turbina, bem como da forma do rotor da
turbina.
Danos no rotor da turbina iro causar queda de performance,
alto desbalanceamento ou rudo.
Os danos comeam no maior dimetro do rotor da turbina.
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
INGESTO DE OBJETO ESTRANHO -TURBINA
Mecanismo de falha
Ingesto de objeto
estranho
Quebra do rotor
Desbalanceamento
excessivo
Quebra de film
ede leo = insuficincia
de lubrificao
Quebra de: mancal
do encosto, anel de
pisto, eixo
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
INGESTO DE OBJETO ESTRANHO -TURBINA
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Principais causas
Materiais provenientes do motor : pedaos de pisto, sede de
vlvula ou anel (anexo 5)
Materiais provenientes do coletor (resduos de fundio);
Materiais esquecidos nas tubulaes,durante manuteno (anexo 6)
Junta do Coletor de Descarga Queimada
INGESTO DE OBJETO ESTRANHO -TURBINA
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Esfor
Esfor o Axial
o Axial
Excessivo
Excessivo
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
ESFORO AXIAL EXCESSIVO
O conjunto rotativo do turbo opera num equilbrio de presso
entre os lados do compressor e da turbina.
Excesso ou falta de presso em um dos lados ircausar um
desequilbrio de presso e conseqente desgaste do mancal
de encosto e anel de pisto.
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Mecanismo de falha
Desequilbrio de
presso
Quebra do film
e de leo
entre mancal de
encosto e colar
Desgaste do mancal
de encosto atraspagem
do rotor contra proteo
trmica
Vazamento de leo
(quebra ou desgaste
do anel de pisto)
Desbalanceamento
excessivo
ESFORO AXIAL EXCESSIVO
Raspagem dos
rotores contra as
carcaas
Quebra de: mancal
do encosto, anel de
pisto, eixo, colar
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
ESFORO AXIAL EXCESSIVO
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
ESFORO AXIAL EXCESSIVO
Principais causas
Freio motor desregulado;
Obstruo na sada de gases aps o turbo (anexo 7)
Restrio excessiva na adm
isso;
leo fora de especificado;
Sistema de injeo de combustvel desregulado.
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Excesso de
Excesso de
Tem
peratura
Tem
peratura
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
O Turbo opera em altas temperaturas e estprojetado para
isso.
Condies de operao que excedam os lim
ites de
temperatura iro causar danos em alguns componentes do
turbo.
EXCESSO DE TEMPERATURA
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40
HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Mecanismo de falha
Excesso de
temperatura
Formao de borra
dentro da carcaa
central
Retorno de leo
dentro da Carcaa
central prejudicado,
provocando vazamento
EXCESSO DE TEMPERATURA
Perda de elasticidade
do anel de pisto
Vazamento
de leo
Trincas ou
descamamento
na carcaa
de turbina
Vazamento
de gases ou
objeto estranho na
turbina
Obs: Insuficincia de lubrificao vide slide 15
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
EXCESSO DE TEMPERATURA
Trincas e descamamento
Borra de leo bloqueando o
retorno de leo
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
EXCESSO DE TEMPERATURA
Principais causas
Relao ar x combustvel incorreta.
Falta de ar por restrio no sistema de admisso.
Vazamento no sistema de admisso do motor.
Intercoolercom restrio ou vazamento.
Defeito no sistema de injeo (bicos e sensores).
Excesso de dbito de combustvel.
Restrio excessiva no sistema de escape.
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Turbo Sem Falha
Turbo Sem Falha
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
TURBO SEM FALHA
Comumente um turbo sem defeitos retirado do veculo devido
falta de performance, rudo ou vazamento de leo.
necessrio investigar o veculo conforme tabela de Deteco
de Problemase Lista de Verificao Turbo-Veculo
existentes no Manual de Anlise de Falhas Garrett.
Algumas pontos a serem observados no Turbo so:
leo no bocal de entrada do turbo => Turbo aspira leo do blow-by
domotor ou do Com
pressor de freio do veculo.
leo da entrada da turbina => Motor com consumo de leo
Flange de entrada ou sada da turbina com
marca de fuligem ata
extremidade => Vazam
ento de gases entre coletor ou escape.
Turbo intacto, sem
desgaste, m
as com
evidncia de passagem de
leo para o compressor ou turbina => sistema de adm
isso de ar
do turbo obstrudo, vazam
ento no sistema de adm
isso do motor e
sada de ar do turbo, retorno de leo obstrudo no turbo ou no
motor, obstruo no sistema da escape, vazamento no coletor de
escape, blow-byelevado. (anexo 8)
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Desmistificando
Desmistificando
falhas
falhas
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
DESMISTIFICANDO FALHAS
Algumas evidncias de falhas so por muitas vezes
consideradas como causa da falha, enquanto na verdade so
apenas conseqncia da mesm
a.
Nunca considerar como causa:
Desbalanceam
ento => No so produzidos turbos em condies
de falhar. O
defeito apresentado seria de rudo, sem danos ao
turbo. O
desbalanceamento conseqncia de desgaste ou
raspagem do turbo.
Quebra do eixo => Conseqncia de desbalanceamento ou
travamento, cuja origem
precisa ser analisada.
Quebra do mancal de encosto => Conseqncia de
desbalanceam
ento ou travamento, cuja origem
precisa ser
analisada.
Quebra do colar => Conseqncia de desbalanceamento ou
travamento, cuja origem
precisa ser analisada. Exceto os casos
em operao altitudes elevadas com quebra na regio dos furos
(anexo 9)
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Turbo violado ou
Turbo violado ou
danificado
danificado
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
TURBO VIOLADO OU DANIFICADO
Antes de proceder a desm
ontagem de um turbo fundamental
observar as condies do mesm
o quanto a:
Violao:
Verificar todos os parafusos, se os mesmos apresentam marcas
de chave, lacre de tinta rom
pido, m
arcas de parafuso ou placa
de aperto em outra posio.
Peas no originais, como parafusos, porcas, abraadeiras ou
mangueira do atuador.
Danos:
Verificar marcas de batidas na carcaa do compressor e seus
bocais.
Verificar haste e alavanca do atuador deformados.
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Garantia concedida
Garantia concedida
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
GARANTIA CONCEDIDA
Alguns modos de falha ainda possuem como origem, projeto
ou manufatura do turbo.
Projeto
Casos de fadiga nos rotores do compressor ou turbina.
A Engenharia de Produto da Garrett faz simulaes em computador para prever
a vida dos rotores quando fadiga. Entretanto so medidos e considerados
ciclose rotasdefinidos pelo fabricante do motor, que nem sempre conseguem
assegurar a totalidade de uso que o cliente irfazer com o seu veculo. Pequena
porcentagem de turbos so suscetveis este tipo de falha, quando o uso
extremamente severo.
A forma de se detectar a fadiga,consiste em observar um
a pque
possui uma caracterstica de quebra diferente das outras.
Os modos tpicos de fadiga so: H
ub, Palheta ou Face Traseira.
importante ressaltar que caso as condies de regulagem do
motor estejam fora das especificaes do fabricante, o turbo ir
operar fora dos lim
ites liberados para aquela aplicao. Assim, o
turbo iroperar com maiores presses ou rotao especificados no
projeto, causando fadiga do rotor. Neste caso a falha no por
projeto e sim, por aplicao/utilizao incorreta do cliente.
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Manufatura
A Garrett possui processo de fabricao com
vrios dispositivos
prova de erro, visando um produto sem nenhum
tipo de defeito de
fabricao. Entretanto, nem
todos processos so automatizados,
deixando-os susceptvel
alguma ocorrncia de falha na
montagem
de algum com
ponente.
Nestes casos a falha sersempre prematura, evidenciando-se nos
primeiros dias de uso.
GARANTIA CONCEDIDA
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
QUEBRA POR FADIGA
Modo Hub
Modo Palheta
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Modo Hub
Modo Palheta
Modo Face
Traseira
QUEBRA POR FADIGA
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
Concluso
Concluso
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
CONCLUSO
A anlise de falha necessita um processo de investigao,
tomando-se o cuidado de observar todas as evidncias.
Aps substituio de algum turbo, a verificao de resduos do
turbo falhado existentes nos sistemas da ar, gases e
lubrificao,
fundamental para evitar falha no turbo novo.
Troca de leo e filtros so fundamentais para assegurar a vida
do novo turbo substitudo.
Tempo gastona verificao do sistema do veculo e no
apenas no turbo, significa laudo correto.
Laudo correto significa satisfao do cliente.
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
ANEXO 1 COLA NA JUNTA
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
ANEXO 2 EXCESSO DE TEMPERATURA
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
ANEXO 3 CONTAMINANTES NO LEO
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ANEXO 4 OBJETO ESTRANHO NO COMPRESSOR
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ANEXO 5 OBJETO ESTRANHO NA TURBINA
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ANEXO 6 OBJETO ESTRANHO NA TURBINA
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
ANEXO 7 OBSTRUO NA SADA DE GASES
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HONEYWELL -CONFIDENTIAL
ANEXO 8 DEFEITOS NO PROVENIENTES DO TURBO
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Quebra por fadiga
Quebra como conseqncia
de esforo excessivo
(desbalanceamento, esforo
axial, etc...)
ANEXO 9 QUEBRA DO COLAR