Entendendo a corrosão por pite em rolamentos e engrenagens
Corrosão consiste na formação de pequenas cavidades, crateras ou depressões na superfície de contacto das anéis de rolamento, dos elementos rolantes ou dos dentes das engrenagens. Resulta de dois mecanismos bastante distintos: corrosão por fadiga, o estágio inicial da fadiga por contacto rolante, e corrosão por pite, resultado de um ataque eletroquímico que remove material da superfície. Nos rolamentos de elementos rolantes, a corrosão por pite é geralmente considerada uma forma precoce ou leve de lascamento; nas engrenagens, é reconhecido como um modo de falha específico, distinto da quebra de dentes ou de problemas gerais desgaste da engrenagem.
Seja qual for a sua origem, a corrosão por pite introduz rugosidade superficial e concentrações de tensão que geram vibração e ruído. Se não for corrigido, cada uma dessas cavidades torna-se um ponto de início de fissuras, as cavidades fundem-se formando lascas maiores e o componente caminha para a falha. Detetá-lo precocemente — enquanto os danos ainda são pequenos e a evolução é gradual — é o objetivo principal da monitorização.
1. Tipos de corrosão por pite
Corrosão por fadiga (mecânica)
A corrosão por fadiga resulta do contacto repetido com o rolamento e do ciclo tensões subsuperficiais que impõe. Apresenta-se em duas escalas:
- Micropitting: pequenas cavidades com cerca de 10 a 50 micrómetros de diâmetro que conferem à superfície uma textura cinzenta mate, quase imperceptível a olho nu. Concentra-se em zonas sujeitas a elevadas tensões e é comum em engrenagens que funcionam com finas camadas de lubrificante e em rolamentos de alta velocidade. Dependendo das condições, pode estabilizar-se ou evoluir para macropitting.
- Macropitting (corrosão por pite inicial): craters claramente visíveis com cerca de 1 a 5 mm de diâmetro e 0,1 a 0,5 mm de profundidade, formadas quando uma fissura de fadiga subsuperficial se propaga até à superfície e arranca uma lasca. Normalmente, estas fissuras evoluem para lascas maiores e podem demorar meses ou anos a progredir até à falha, o que corresponde precisamente ao intervalo de tempo que a monitorização do estado explora.
Corrosão por pite (química)
A corrosão por pite é causada por um ataque eletroquímico e não pela carga. A humidade, os ácidos ou os produtos químicos de processo em contacto com a superfície provocam cavidades superficiais de cor ferruginosa, frequentemente repletas de produtos de corrosão. Ao contrário da corrosão por pite de fadiga, tende a ser generalizada em vez de se limitar à zona de carga e, embora comece normalmente a uma profundidade menor do que uma cavidade de fadiga, cada cavidade atua como um concentrador de tensão que dá origem a fissuras de fadiga posteriores. Uma vedação eficaz e lubrificantes inibidores de corrosão constituem a primeira linha de defesa.
Corrosão por pite elétrico
A corrosão elétrica é causada pela passagem de corrente através do rolamento e pela formação de arcos elétricos na película de óleo, o que derrete pequenas cavidades. A característica clássica consiste em cavidades muito próximas umas das outras, dispostas em faixas regulares — um padrão ondulado ou «canelado». É comum em motores alimentados por variadores de frequência (VFD) com ligação à terra do eixo inadequada, a mesma causa subjacente a muitos defeitos elétricos, sendo normalmente identificada pelo seu padrão regular característico quando observada.
2. Métodos de deteção
Análise de vibração
A corrosão por pite produz uma progressão de vibração facilmente reconhecível. Na fase inicial, provoca um ligeiro aumento da vibração de alta frequência; à medida que os defeitos crescem, discreta frequências de falhas em rolamentos appear — BPFO, BPFI ou BSF dependendo da superfície danificada — e a sua amplitude e número de harmónicas aumentam. Análise de envelope é a ferramenta mais eficaz para detetar a formação de cavidades numa fase inicial, uma vez que demodula os impactos repetitivos e pouco intensos do ruído de fundo de banda larga muito antes de estes se tornarem predominantes espectro.
Inspeção visual
A inspeção direta requer a desmontagem ou o acesso com um boroscópio. O inspetor procura áreas cinzentas mate (micropitting) ou crateras visíveis (macropitting), conta e mede as cavidades para avaliar a gravidade e fotografa-as para fins de documentação e comparação com inspeções futuras.
Análise do óleo
Partículas de metal de desgaste num oil sample revela a remoção de material ativo. A ferrografia distingue a morfologia das partículas da corrosão por pite daquela do desgaste normal, e um aumento da concentração de partículas confirma que o dano está a progredir, em vez de se manter estável.
Ensaios por ultrassons
A rugosidade da superfície causada pela corrosão por pite aumenta a ultrasonic e os detetores portáteis conseguem monitorizar esta situação de forma não invasiva. O ultrassom deteta frequentemente problemas antes de os sintomas de vibração se tornarem evidentes, tornando-se assim um complemento útil à monitorização espectral.
3. Causas e prevenção
Picadura por fadiga
- Capacidade nominal adequada do rolamento: Escolha um rolamento cuja vida útil L10 exceda amplamente o tempo de serviço exigido.
- Lubrificação adequada: manter uma espessura de película adequada (rácio lambda superior a cerca de 3) para que as asperezas não entrem em contacto.
- Limpeza: evitar a contaminação que danifica a superfície e cria pontos de concentração de tensão.
- Alinhamento: evitar a concentração de carga nas bordas causada por desalinhamento.
- Controlo de carga: resistir à sobrecarga — a vida útil dos rolamentos diminui aproximadamente na razão do cubo da carga.
Corrosão por pite
- Vedação eficaz: Mantenha a humidade afastada da cavidade do rolamento.
- Lubrificante adequado: utilizar formulações com inibidores de corrosão.
- Materiais resistentes à corrosão: especificar rolamentos em aço inoxidável para utilização em ambientes húmidos.
- Proteção de armazenamento: Proteja os rolamentos sobressalentes da humidade.
- Prevenção da condensação: evitar os ciclos térmicos que provocam condensação no interior da caixa.
Corrosão por pite elétrico
A prevenção centra-se em manter a corrente afastada do rolamento: ligação à terra adequada do eixo em motores acionados por variadores de frequência, um rolamento isolado numa das extremidades da máquina, elementos rolantes de cerâmica (não condutores) e medidas gerais para eliminar ou minimizar correntes de rolamento.
4. Corrosão por pite nas engrenagens
Nos dentes das engrenagens, a corrosão por pite tem características próprias. Ocorre nos flancos dos dentes, dentro da zona de contacto, concentrando-se perto da linha de passo, onde o rolamento e o deslizamento se combinam para maximizar a tensão de contacto. Os danos manifestam-se através de uma vibração elevada na frequência de engrenamento, frequentemente acompanhado por faixas laterais espaçadas à velocidade de rotação do eixo, juntamente com alterações audíveis no tom e sulcos visíveis nos flancos. Uma quantidade modesta do chamado «corrosão inicial» pode ser aceitável em alguns projetos e pode até estabilizar-se à medida que as superfícies se adaptam, mas a corrosão excessiva reduz a área de suporte de carga e acaba por conduzir à quebra dos dentes. A monitorização da frequência de engrenagem e das suas bandas laterais, a par da inspeção periódica dos flancos, constitui a rotina prática de deteção para a família mais ampla de defeitos de engrenagem.
5. Avaliação da gravidade e decisões
No caso dos rolamentos, a gravidade é normalmente avaliada com base na extensão da zona de carga afetada:
- Incipiente: algumas micropitas dispersas, que ocupam cerca de 5 % da zona de carga.
- Luz: aparência de corrosão por pite em cerca de 5 a 25 % da área da zona de carga.
- Moderado: corrosão extensiva em mais de 25–50 % da superfície, começando a fundir-se.
- Forte: mais de 50 % afetados, com cavidades que se unem formando lascas — substituição imediata.
Essas classificações correspondem a medidas claras. A corrosão por pite incipiente a leve pode continuar em serviço sob vigilância; a corrosão por pite moderada exige uma substituição programada no prazo de um a três meses; a corrosão por pite grave deve ser substituída na primeira oportunidade; e uma progressão rápida acompanhada de vibração ou temperatura elevadas justifica uma paragem de emergência. Definir um alarme adequado e níveis de viagem em relação a estas fases e acompanhando o tendência com o tempo, transforma os dados brutos de medição numa decisão de manutenção.
6. Onde se aplica o pitting e como o equilíbrio ajuda
A corrosão por pite é uma fase intermédia importante na degradação dos componentes — mais grave do que o desgaste superficial geral, mas muitas vezes controlável quando detetada atempadamente. Além disso, raramente ocorre isoladamente: a concentração de esforços nas arestas, resultante de desalinhamento ou vibração ressonância acelera a fadiga, tal como a elevada carga dinâmica nos rolamentos resultante do rotor desequilíbrio. Manter um rotor bem equilibrado faz, portanto, parte da prevenção da corrosão prematura, e um analisador portátil de dois canais, como o Balanset-1A merece o seu lugar por duas razões: funciona envelope e diagnósticos espectrais para detetar precocemente a corrosão por pite nos rolamentos e nas engrenagens no terreno, e realiza a equilibragem no local que reduz as tensões de contacto por rolamento responsáveis pelos danos. Aliada a uma lubrificação, vedação e alinhamento adequados, essa combinação permite que uma equipa identifique precocemente a corrosão por pite e intervenha de acordo com o seu próprio calendário, muito antes de se chegar a uma fragmentação catastrófica.
