Soluções de vedação para rolamentos industriais

Para ter um desempenho adequado e duradouro, os rolamentos devem ser protegidos contra perda de lubrificação e contaminação externa. Ainda assim, os retentores de óleo de contato tradicionais podem danificar gravemente o equipamento. Esse enigma pode ser resolvido usando isoladores sem contato que protegem os rolamentos e o equipamento no qual estão instalados.

Os retentores de óleo continuam a ser usados, embora normalmente sejam necessários pelo menos dois e às vezes três desses retentores para fornecer o mesmo nível de desempenho de um isolador de rolamento único.

Os isoladores de rolamento apresentavam originalmente componentes de metal com caminhos simples para vedação dinâmica e anéis em O para vedação estática do eixo e da carcaça do furo. Desde então, eles evoluíram para dispositivos de alta engenharia com tolerâncias estreitas e caminhos complexos com mudanças bruscas de direção.

Entre as condições que levam à falha do rolamento estão a lavagem do equipamento, vedações inadequadas do anel de exclusão de labirinto (LER) e ataque químico. Isso pode ser evitado com isoladores de rolamento padrão.

Embora o tamanho e a temperatura sejam comumente considerados informações suficientes para uma solução de vedação eficaz, a aplicação em si, o meio, a pressão, a velocidade e quaisquer recursos especiais necessários também devem ser conhecidos. As folhas de dados de aplicação devem ser preenchidas e enviadas aos engenheiros de aplicação e produto para revisão, a fim de garantir que todas as informações relevantes tenham sido fornecidas.

Construção do isolador de mancal

Os padrões da indústria restringem ainda mais a escolha de isoladores de rolamento viáveis. Por exemplo, o American Petroleum Institute especifica materiais anti-faíscas para isoladores de rolamentos a serem usados ​​nas indústrias de petróleo, química pesada e gás.

Esse requisito também foi adotado por outras indústrias, tornando o bronze o material preferido para isoladores de mancal. Se a construção de metal não for necessária, as misturas de PTFE podem ser usadas para fazer isoladores de rolamentos resistentes a produtos químicos adequados para uso em aplicações farmacêuticas e outras.

Os isoladores de rolamento padrão são normalmente equipados com O-rings, que, se especificados incorretamente, serão o primeiro componente a falhar sob ataque químico e temperaturas extremas. Dependendo da aplicação, podem ser especificados FKM, AFLAS ou silicone encapsulados em PTFE, em vez dos O-rings FKM marrons padrão.

Os isoladores de rolamento duram até sete vezes mais que os retentores de óleo tradicionais, proporcionando retenção de lubrificante e exclusão de contaminantes. Além disso, agora eles também podem fornecer vedação elétrica. O torque e a potência dos motores elétricos de indução controlados por drives de frequência variável (VFDs) de modulação por largura de pulso (PMW) podem ser ajustados para funcionar a 40% menos rpm para economia de energia significativa.

Os motores de indução não controlados operam em um esquema de energia de onda senoidal trifásica, no qual a frequência, fase e amplitude da energia de entrada somam zero para um circuito equilibrado. Quando VFDs são usados, a energia é fornecida em pulsos controlados chamados de onda quadrada ou tensão de seis etapas.

Esses pulsos criam voltagem de modo comum capacitivo (CMV) no eixo, que segue o caminho de menor resistência ao aterramento, geralmente através dos rolamentos. A película de óleo não fornece isolamento suficiente para evitar que esse excesso de tensão desequilibrada formem um arco das pistas internas para as externas do rolamento. Este arco atua como soldagem por pontos, e a corrosão por descarga elétrica (EDM) resulta em danos por estrias e eventual falha do rolamento. Esse dano produz um ruído agudo conforme os elementos de rolamento rolam sobre as pistas caneladas.

Aterramento do eixo

Para eliminar esse dano, escovas condutivas foram adicionadas aos isoladores de mancal tradicionais para evitar que a tensão passe pelos mancais. Fornecendo um caminho de resistência ainda menor do que os rolamentos, isso permite que o excesso de tensão viaje com segurança até o aterramento.

Qualquer CMV do eixo é dissipado pelas escovas, impedindo a ocorrência de EDM. Vedação dinâmica adicional pode ser fornecida na extremidade não acionada de um motor instalando um isolador de rolamento tradicional. Para motores grandes de alta potência, rolamentos isolados são recomendados para forçar a dispersão da tensão através das escovas condutoras.

Os rolamentos também devem ser protegidos da entrada de contaminação externa. Indústrias como mineração, geração de energia e produção de metal primário submetem os equipamentos a condições adversas. Nesses ambientes, os isoladores de rolamento duram até três anos, em comparação com apenas três a seis meses para uma vedação de lábio de contato típica.

Filtros para contaminação externa

Para aplicações particularmente sujas, como pulverizadores de carvão e carros de mineração, filtros de ar estão sendo integrados em isoladores de mancal. Consistindo em espuma de célula fechada, esses filtros evitam que a contaminação entre nas vias de vedação. A espuma durável é inserida em uma ranhura no isolador, direcionando a contaminação para uma porta de drenagem.

Os retentores de óleo bipartidos são usados ​​há muito tempo para eliminar a necessidade de desmontar o equipamento para instalação. Os isoladores de mancal também estão disponíveis em projetos divididos com algumas restrições, que incluem isoladores não metálicos, inundados e híbridos que não podem ser divididos devido ao seu material de construção ou requisitos de aplicação.

Aplicativos inundados

As aplicações em que o nível de lubrificação está acima da porta de drenagem impedem o uso de isoladores de mancal tradicionais, onde o lubrificante passa pelos caminhos do labirinto e vaza.

Eles também vazarão se usados ​​com sistemas de lubrificação forçada não ventilados, que criam diferenciais de pressão nas vias. Os caminhos não retêm pressão, nem positiva nem negativa, portanto, esses diferenciais de pressão farão com que o lubrificante vaze pelo labirinto, como aconteceria em condições de inundação.

Este problema foi resolvido com o desenvolvimento de um selo híbrido com capacidades além dos isoladores tradicionais. Esses selos para aplicações inundadas podem ser totalmente submersos, retendo tanta pressão quanto a maioria dos retentores de uso geral.

A diversidade de aplicações de vedação industrial exige combiná-los com isoladores de rolamento em uma base individual, coletando e levando em consideração todos os dados relevantes. Isso requer a devida diligência, mas a recompensa é uma solução ideal para proteger os rolamentos e estender a vida útil de máquinas e equipamentos da fábrica.

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Patrick Rhodes é engenheiro de aplicativos da Garlock Sealing Technologies, Palmyra, NY.