Principais considerações para escolher a água

Sep 05, 2023

Os rolamentos lubrificados com água são usados ​​em muitos setores, incluindo energia hidrelétrica, naval, offshore, bombas, poços profundos de grande diâmetro e petroquímico (onde a operação sem faíscas é imperativa), purificação de água e saneamento.

Em todos os ambientes, todos os rolamentos apresentam problemas ao longo do tempo. Os rolamentos lubrificados com água apresentam desafios específicos para o rolamento, e a água abrasiva traz outro nível de desafios.

A finalidade de qualquer material de rolamento é atuar como uma interface sacrificial entre uma unidade fixa e um eixo rotativo. O material do rolamento não deve possuir muita aderência – o atrito estático que deve ser superado para permitir o movimento relativo de objetos estacionários em contato – e ser rígido o suficiente para suportar as cargas, mas não tão forte a ponto de marcar o eixo giratório. A seleção do rolamento é crítica ao considerar essas propriedades.

Quer os rolamentos sejam de metal, polímero/plástico ou material natural, eles devem funcionar suavemente e evitar manutenção entre interrupções planejadas. Aqui estão as principais considerações que você deve ter em mente ao decidir o tipo de rolamento a ser usado.

Sabendo que reduzir o atrito é o objetivo final, é ideal encontrar um material que tenha um esmalte autolubrificante para quebrar o atrito e depois fazer a transição imediata para um estado hidrodinâmico. É melhor encontrar materiais que permitam apenas o rotor e o próprio rolamento, sem rolamentos de esferas internos, rolos ou outras peças móveis.

Rolamentos metálicos como bronze, latão e babbitt têm o maior coeficiente de atrito (COF) na inicialização e geralmente não são empregados debaixo d'água. Os metais, incluindo os rolamentos de rolos de aço duro, dependem exclusivamente de uma película fluida de óleo ou graxa para operar, o que torna difícil vedá-los adequadamente em um ambiente aquático. Uma configuração de rolamento lubrificado apresenta dois riscos principais: primeiro, derramamento de óleo na água e, segundo, falha se ocorrer apenas 2% de intrusão de água.

A química dos plásticos e polímeros é um experimento contínuo com mais de 20 fórmulas. Os materiais plásticos/polímeros geralmente têm um COF baixo, mas podem apresentar “fluência e inchaço” de longo prazo, o que pode fazer com que os eixos trabalhem para superar o aumento do atrito operacional ou emperrem totalmente. Além disso, abrasivos em águas típicas de rios podem causar desgaste excessivo e falhas desses materiais. A maioria dos plásticos e polímeros contam com grandes folgas que permitem desgaste prematuro e padrões de desgaste em forma de ovo na parte inferior do rolamento.

Os materiais naturais lignum vitae e borracha foram introduzidos como materiais adequados para rolamentos em meados de 1800 e têm sido usados ​​desde então. A Lignum vitae tem um COF baixo e a borracha tem um COF alto, mas ambas superam a aderência quando há água presente. Uma propriedade da lignum vitae é a resina guaiacum, que cria um esmalte que permite a autolubrificação à medida que a água é bombeada para o rolamento. É essa característica que permite que a lignum vitae opere em poços profundos, à medida que a água é retirada de baixo para cobrir o mancal.

O material do rolamento deve ter alta resistência à compressão para evitar a extrusão do material e suportar a carga nas bordas. A baixa resistência à compressão pode causar escoamento e folga excessiva.

Alta resistência à fadiga ou tenacidade é desejável para evitar rachaduras superficiais em metais e hidrólise em plásticos, onde a água quebra as ligações químicas. A hidrólise leva à deterioração do plástico e à introdução de contaminantes. Uma característica fundamental dos materiais naturais borracha e lignum vitae é a alta elasticidade e resistência que permite que as impurezas migrem e sejam eliminadas no canal de água refrigerante. A estrutura molecular e a alta densidade da lignum vitae ligada a uma estrutura celular rodeada por resina de guaiacum conferem-lhe uma tenacidade distinta. Devido à sua dureza, semelhante à do alumínio, a lignum vitae pode lidar com abrasivos em água marrom sem filtrar.

Isto garante que as dimensões do rolamento permanecerão constantes durante períodos de mudança de temperatura.

O material do rolamento deve ser elástico o suficiente para permitir que o rolamento retorne à forma original após o alívio da tensão que pode causar distorção temporária, desalinhamento e sobrecarga. Muitos eixos não são perfeitos. Isso dá ao eixo um efeito de came que pode causar martelamento no rolamento, tornando a memória uma característica importante.