Manutenção Industrial - Mancais

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- Estimar um valor de carga (estabelecer uma margem de segurança) e a melhor dimensão do rolamento.

- Determinar o intervalo de troca do lubrificante para uso de graxa e a sua quantidade.

- Especifique as frequências que caracterizam falhas nos componentes do rolamento (anéis interno e externo e elementos rolantes). Sugira uma forma de vigilância para uma dessas falhas fornecendo um alarme para uma tendência de falha.

- Determinar qual a % de redução da vida rolamento, conforme carga estimada se a mesma aumentar em 20%, 30% e 40%.

- Substituir um dos mancais de rolamento (com as mesmas características de operação especificada) por um mancal de deslizamento, preferencialmente sem relubrificação e especificar o intervalo de troca. Para essa alteração comentar as principais diferenças tanto em operação como as características técnicas mais relevantes que viabilizam o emprego.

Premissas de projeto

- Temperatura ambiente: de -10° C a 35° C

- Temperatura nominal de operação: 73° C

- Temperatura mínima de operação: 65° C

- Temperatura máxima de operação: 80° C

- Máxima Rotação: 4000 RPM

- Vida Mínima de operação: 5800 horas

- Diâmetro mínimo do anel interno: 30 mm.

- Ciclo de Operação 08h/dia

- Ambiente de baixa Contaminação

- Aplicação sem carga de Choque

A vida característica em horas de operação de um rolamento é determinada pela equação.

[pic 3]

Onde isolando a carga, obtemos:

[pic 4]

Utilizando a equação acima, variando a rotação de operação, obtemos os seguintes valores de carga máxima de operação em cada rotação, objetivando manter a vida característica de operação do rolamento em 5800hs.

Propriedades das Graxas

Em uma determinada condição de operação, é necessário o emprego de uma graxa com propriedades tais, que permitam uma lubrificação satisfatória.

Viscosidade: A viscosidade é a propriedade dos fluidos correspondente ao transporte microscópico de quantidade de movimento por difusão molecular. Ou seja, quanto maior a viscosidade, menor será a velocidade em que o fluido se movimenta. Esta propriedade está associada à resistência que o fluido oferece a deformação por cisalhamento. De outra maneira pode-se dizer que a viscosidade corresponde ao atrito interno nos fluidos devido basicamente a interações intermoleculares, sendo em geral função da temperatura. É comumente percebida como a “grossura”, ou resistência ao despejamento. Viscosidade descreve a resistência interna para fluir de um fluido e deve ser pensada como a medida do atrito do fluido. Assim, a água é “fina”, tendo uma baixa viscosidade, enquanto óleo vegetal é “grosso”, tendo uma alta viscosidade. Nas graxas ela está intrinsecamente ligada como tipo de equipamento no qual faremos o uso. Enquanto a viscosidade de um óleo em determinada temperatura independente da sua decomposição estrutural, a viscosidade da graxa decorre inteiramente desse fator. Comparando para uma dada temperatura às relações de viscosidade e da taxa de cisalhamento de um óleo e de uma graxa preparada com este mesmo óleo incorporado com um sabão, observa-se que a viscosidade da graxa se aproxima a do óleo que a compõe quando aquela é submetida a taxas de cisalhamento muito elevado. È importante que este fenômeno seja reversível ou praticamente reversível, isto é, que a graxa volte a sua viscosidade original elevada ao cessar a ação de decomposição. Como exemplo prático da importância dessa variação de viscosidade, pode-se considerar o caso do mancal de rolamento lubrificado a graxa. Nas pistas de rolamentos, onde as velocidades são elevadas e as folgas reduzidas, a graxa apresenta-se com baixa viscosidade, e consequentemente, o atrito, o calor gerado e o consumo de energia são menores. A porção maior de graxa retida nos separadores, na blindagem etc., sofre menor modificação em sua estrutura, e, portanto apresenta-se com viscosidade elevada. Isso permite que a graxa permaneça ai como um lubrificante de reserva, atuando ainda como vedação mantendo afastadas as partículas estranhas.

Consistência: A consistência indica o grau de rigidez de uma graxa. Indica se uma graxa é dura ou mole, isto é, se ela é difícil ou facilmente penetrável ou deformável; é uma das características mais importantes das graxas, pois influencia a formação da camada responsável pela lubrificação e na capacidade de bombeamento da mesma. Depende, basicamente, do tipo e quantidade de espessante utilizado. A consistência é especificada segundo a escala do “National Lubricating Grease Institute” (NLGI) dos EUA. É baseada no grau de penetração de um cone padrão na graxa, a uma temperatura controlada durante cinco segundos; mede-se então, a profundidade de penetração, em décimos de milésimos, veja tabela ao lado. Quanto menos espessa é uma graxa, maior será a penetração e menor o índice NLGI.

Para rolamentos, é comum um índice NLGI 2 (Mole, penetração trabalhada de 265 a 295 décimos de mM) ou 3. (Média penetração trabalhada de 220 a 250 décimos de mM). São utilizadas graxas NLGI 1 (Muito Mole, penetração trabalhada de 310 a 340 mM) e 0 (Extremamente Mole, penetração trabalhada de 355 a 385 mM) para aplicações de temperaturas muito baixas ou em sistemas de lubrificação centralizada.

Quanto menor a variação de consistência, melhor será o desempenho da graxa no uso prático.

Capacidade de bombeamento: Indica a facilidade ou dificuldade com que uma graxa é bombeada, isto é, a força que se faz para bombeá-la. É uma característica importante nos sistemas de lubrificação centralizada. Está ligada à consistência e à viscosidade aparente da graxa.

Ponto de gota: Denomina-se “Ponto de Gota” de uma graxa lubrificante, a temperatura na qual o produto torna-se suficiente fluido, sendo capaz de gotejar através de um dispositivo especial, sendo obedecidas rigorosamente as condições de ensaio. É uma característica importante para os equipamentos que trabalham