Compreender a Lubrificação de Rolamentos
Lubrificação de rolamentos é a prática de aplicar e manter um lubrificante - óleo ou massa lubrificante - entre as superfícies de rolamento ou de deslizamento de um rolamento, de modo a que as peças metálicas fiquem separadas por uma película de transporte de carga, em vez de roçarem diretamente umas nas outras. Essa película única desempenha seis funções ao mesmo tempo: reduz o atrito, evita desgaste, afasta o calor, protege contra a corrosão, elimina a contaminação e ajuda a distribuir a carga de contacto. A lubrificação é, sem dúvida, o fator mais importante na vida útil dos rolamentos. Um rolamento sem lubrificante pode falhar em horas ou dias; um rolamento corretamente lubrificado pode funcionar durante décadas. A ligação é tão forte que se estima que 50-80% de falhas prematuras nos rolamentos são atribuídas a um problema de lubrificação - o lubrificante errado, demasiado pouco (ou demasiado), contaminação ou um lubrificante que simplesmente se degradou em serviço.
1. O que a lubrificação realmente faz
É tentador pensar que um lubrificante é apenas um “óleo escorregadio”, mas num rolamento de elementos rolantes desempenha várias funções distintas, cada uma das quais é importante para a fiabilidade e para a vibração assinatura que o rolamento produz.
Redução do atrito
- Separa superfícies metálicas com uma película fluida, impedindo o contato direto.
- Diminui o coeficiente de atrito de cerca de 0,3-0,5 (seco) para 0,001-0,01 (lubrificado) - duas a três ordens de grandeza.
- Minimiza a perda de energia e o calor que o atrito poderia gerar.
- Permite um funcionamento suave e silencioso - o funcionamento silencioso que um rolamento saudável deve apresentar.
Prevenção do desgaste
- Impede o contacto metal-metal que provoca o desgaste adesivo e abrasivo.
- Aumenta a vida útil de horas para anos.
- Preserva o original folga do rolamento e precisão de funcionamento.
Dissipação de calor
- O lubrificante absorve o calor de fricção e afasta-o do contacto.
- Especialmente importante em rolamentos lubrificados a óleo com sistemas de circulação.
- Evita o sobreaquecimento que amoleceria as pistas endurecidas e aceleraria a falha.
Proteção contra a corrosão, controlo da contaminação e distribuição da carga
- Proteção contra a corrosão: a película bloqueia a humidade e os agentes corrosivos; os aditivos aumentam a inibição; isto é mais importante durante o armazenamento e os períodos de inatividade.
- Controlo da contaminação: o lubrificante expulsa as pequenas partículas da zona de contacto, a massa lubrificante proporciona uma ação de vedação contra a entrada de partículas e os sistemas de óleo incluem frequentemente filtragem.
- Distribuição da carga: a película espalha a carga de forma mais uniforme e a lubrificação elasto-hidrodinâmica (EHL) nos contactos de rolamento proporciona um verdadeiro suporte de carga, reduzindo as tensões de contacto máximas.
Este último ponto merece ser sublinhado. Num contacto de rolamento carregado, a pressão é tão elevada que o óleo se comporta momentaneamente quase como um sólido e as superfícies deformam-se elasticamente - o regime EHL. A película tem apenas uma fração de um micrómetro de espessura, razão pela qual mesmo pequenas quantidades de contaminação ou a viscosidade errada têm um efeito tão grande.
2. Massa lubrificante vs óleo: Escolher o lubrificante
Lubrificação com massa lubrificante
A massa lubrificante é a escolha mais comum para rolamentos de elementos rolantes e é essencialmente óleo mantido no lugar por um espessante.
- Composição: óleo de base + espessante (um sabão metálico) + aditivos.
- Vantagens: simples, não necessita de nenhum sistema externo e fornece a sua própria vedação.
- Limitações: dissipação de calor limitada e a necessidade de lubrificação periódica.
- Limite de velocidade: normalmente até um Valor DN de 300.000-500.000 (diâmetro da chumaceira em mm × RPM do veio).
- Aplicações: motores elétricos, equipamento industrial geral e rolamentos vedados para toda a vida.
Lubrificação com óleo
O óleo é necessário quando as velocidades ou temperaturas sobem para além do que a massa lubrificante pode suportar.
- Tipos: mineral ou sintético, com uma gama de pacotes de aditivos.
- Vantagens: excelente remoção de calor, pode ser filtrado e arrefecido e, em geral, tem uma vida útil mais longa.
- Requisitos: um sistema de alimentação de óleo, vedantes e drenagem.
- Gama de velocidades: nenhum limite máximo de velocidade prático.
- Aplicações: máquinas de alta velocidade, mancais de deslizamento, e grandes sistemas de circulação de óleo.
A seleção do tipo certo não é um trabalho de adivinhação. A viscosidade do óleo de base deve ser suficientemente elevada para formar uma película à temperatura e velocidade de funcionamento, mas não tão elevada que as perdas por agitação sobreaqueçam a chumaceira. Quando é necessário calcular os números, o nosso Calculadora de Quantidade de Massa Lubrificante para Rolamentos dimensiona o preenchimento inicial, e o Calculadora do intervalo de relubrificação de rolamentos transforma a velocidade, o tamanho e a temperatura num programa de relubrificação sensato.
3. Métodos de lubrificação
Para massa lubrificante
- Rolamentos pré-cheios: a cavidade da chumaceira está cheia de massa lubrificante 30-50% (o enchimento excessivo provoca agitação).
- Lubrificação periódica: massa lubrificante fresca adicionada em intervalos que variam de meses a anos.
- Lubrificadores automáticos: dispositivos eletromecânicos que fornecem doses medidas de forma contínua.
- Rolamentos vedados: pré-embalados e não relubrificados - substituídos quando a massa lubrificante se esgota.
Para o óleo
- Banho de óleo: o rolamento está parcialmente submerso num cárter de óleo.
- Anel de óleo: um anel que assenta no veio levanta o óleo do cárter e leva-o à chumaceira.
- Névoa de óleo: um spray atomizado para trabalhos a alta velocidade.
- Sistema de circulação: alimentação de óleo por bombagem com arrefecimento e filtragem integrados.
- Lubrificação por jato: jactos de óleo de alta pressão para as velocidades mais extremas.
4. Modos de falha de lubrificação - e a vibração que causam
Como muitas falhas de rolamentos são falhas de lubrificação, o engenheiro de manutenção deve conhecer cada modo e seus sintomas iniciais. A maioria destes modos anuncia-se primeiro como um aumento da temperatura e da vibração de alta frequência, muito antes de o rolamento entrar em rotura.
Lubrificação insuficiente
- Sintomas: temperatura elevada, aumento das vibrações, ruído audível.
- Danos: ranhuras na superfície, descoloração, desgaste rápido.
- Causas: Intervalos incorretos, vias respiratórias obstruídas, abastecimento inadequado.
- Tempo até à falha: horas a dias.
Lubrificação excessiva
- Sintomas: alta temperatura devido à agitação da massa lubrificante, fuga de vedantes.
- Danos: degradação acelerada da massa lubrificante, danos nos vedantes.
- Causas: lubrificação excessiva, cárteres de óleo demasiado cheios.
- Efeito: O lubrificante em excesso pode reduzir a vida útil da chumaceira para 50-80% do ideal.
Lubrificante incorreto, contaminado ou degradado
- Viscosidade incorreta: uma película demasiado fina não é suficiente; uma película demasiado espessa provoca fricção e calor.
- Tipo incompatível: a mistura de massas ou óleos incompatíveis pode quebrar a estrutura do espessante.
- Gama de temperaturas incorreta: o lubrificante decompõe-se ou torna-se demasiado viscoso.
- Contaminação: sujidade, partículas de metal ou água actuam como um composto abrasivo, acelerando o desgaste e fadiga, e pode bloquear as passagens.
- Degradação: a oxidação com o tempo ou o calor, a perda de aditivos e o espessamento ou afinamento reduzem a capacidade de proteção do lubrificante.
Quando a película finalmente se rompe, os impactos metal-metal resultantes excitam as frequências naturais do rolamento e produzem o clássico frequências de falhas em rolamentos. Estes aparecem melhor em análise de envelope, Por isso, um problema de lubrificação e um problema incipiente de lascamento os defeitos são frequentemente detetados pela mesma medição.
5. Melhores Práticas e Monitorização do Estado
Seleção e aplicação
- Siga as recomendações do fabricante da máquina e da chumaceira e tenha em conta a velocidade, a carga e a temperatura ao escolher o grau de viscosidade.
- Utilizar lubrificantes de qualidade de fornecedores idóneos.
- Limpar todas as superfícies antes de lubrificar, aplicar a quantidade correta (nem demasiado nem demasiado pouco), utilizar ferramentas e recipientes limpos e purgar a massa antiga durante o desengorduramento.
Monitorização
- Definir os intervalos de relubrificação com base nas condições reais de funcionamento e não no hábito.
- Acompanhe a temperatura da chumaceira - um aumento é um dos primeiros sinais de um problema de lubrificação.
- Acompanhar o consumo de lubrificante e inspecionar periodicamente os vedantes.
- Utilização análise de óleo (tribologia) para avaliar o estado do lubrificante e a sua contaminação, e integrar a chumaceira na mais ampla monitoramento de condições programa.
A medição de vibrações fecha o ciclo. Um analisador portátil de dois canais, como o Balanset-1A permite que um técnico percorra um trajeto de máquinas e capte a vibração de alta frequência e os níveis globais que revelam um rolamento com falta de lubrificação ou contaminado muito antes de se tornar audível - e, uma vez que o mesmo instrumento equilibra rotores, confirma que qualquer aumento na vibração 1× é genuinamente um sintoma de lubrificação do rolamento e não simplesmente desequilíbrio mascarado de um. Utilizado juntamente com a análise da temperatura e do óleo, transforma a gestão da lubrificação de uma tarefa de calendário numa tarefa genuinamente baseada na condição. A compreensão dos princípios de lubrificação, a escolha do lubrificante certo, a aplicação da quantidade correta pelo método correto e a manutenção do seu estado através da monitorização formam a base de qualquer programa eficaz de fiabilidade dos rolamentos.
