Soluções de Vedação para Rolamentos Industriais

Rolamentos devem ser protegidos contra perda de lubrificante e contaminantes para operar de forma confiável e durar. Vedações de óleo de contato tradicionais frequentemente danificam equipamentos. Isoladores de rolamento sem contato resolvem esse problema protegendo tanto os rolamentos quanto a máquina.

Vedações de óleo permanecem comuns, mas atingir o desempenho de um isolador de rolamento frequentemente requer duas ou três vedações de óleo.

Isoladores de rolamento iniciais combinavam peças metálicas com canais de vedação simples e O-rings para vedação estática. Unidades modernas são projetadas com precisão, apresentando tolerâncias apertadas e caminhos labirínticos intrincados que curvam-se abruptamente.

Falhas de rolamento são frequentemente desencadeadas por lavagens, anéis exclusores de labirinto (LER) mal projetados ou ataque químico — problemas que isoladores padrão mitigam efetivamente.

Embora tamanho e temperatura sejam fundamentais, a própria aplicação, mídia, pressão, velocidade e quaisquer requisitos especiais devem ser conhecidos. Complete fichas de dados de aplicação e envie-as aos nossos engenheiros para revisão para garantir que todas as informações relevantes sejam capturadas.

Construção do isolador de rolamento

Padrões da indústria restringem o campo de isoladores adequados. Por exemplo, o American Petroleum Institute exige materiais não faíscantes para isoladores usados em setores de petróleo, químicos pesados e gás.

Este requisito foi adotado em todos os setores, tornando o bronze o material de escolha. Onde a construção metálica é desnecessária, misturas de PTFE podem produzir isoladores resistentes a produtos químicos para aplicações farmacêuticas e outras.

Isoladores padrão usam O-rings, que, se não selecionados adequadamente, são o primeiro ponto de falha sob ataque químico ou temperaturas extremas. Dependendo da aplicação, O-rings de FKM encapsulado em PTFE, AFLAS ou silicone podem ser especificados em vez do FKM marrom padrão.

Isoladores de rolamento podem durar até sete vezes mais que vedações de óleo tradicionais, retendo lubrificante enquanto bloqueiam contaminantes. Designs modernos também oferecem capacidades de vedação elétrica.

Motores de indução elétrica acionados por drives de frequência variável (VFD) de modulação de largura de pulso (PWM) podem operar a 40% menos RPM, proporcionando economia significativa de energia.

Motores de indução não controlados operam em onda senoidal trifásica balanceada. VFDs fornecem energia em pulsos controlados — onda quadrada ou tensão de seis degraus — criando tensão de modo comum capacitivamente acoplada (CMV) no eixo.

A CMV segue o caminho de menor resistência à terra, tipicamente através dos rolamentos. Um filme fino de óleo não pode isolar contra essa tensão excessiva, levando a arco entre as pistas interna e externa — efetivamente soldando por pontos. A resultante usinagem por descarga elétrica (EDM) causa danos de fluting e falha do rolamento, frequentemente audível como ruído agudo.

Aterramento do eixo

Para prevenir esse dano, escovas condutivas foram incorporadas aos isoladores de rolamento. Elas oferecem um caminho de menor resistência que os rolamentos, desviando a tensão excessiva com segurança para a terra. Isso elimina a CMV e interrompe a EDM.

Vedação dinâmica adicional pode ser aplicada na extremidade não acionada do motor instalando um isolador tradicional. Para motores grandes de alta potência, rolamentos isolados forçam a tensão perdida através das escovas condutivas.

Rolamentos também requerem defesa contra contaminação externa. Em mineração, geração de energia e produção primária de metais, isoladores de rolamento podem durar até três anos, comparados a apenas três a seis meses para uma vedação de lábio de contato convencional.

Filtros para contaminação externa

Em ambientes extremamente sujos — como pulverizadores de carvão e vagões de mina — filtros de ar agora são integrados aos isoladores de rolamento. Espuma de célula fechada bloqueia contaminantes de entrar nos caminhos de vedação; a espuma é montada em um sulco, direcionando detritos para uma porta de drenagem.

Vedações de óleo divididas há muito são favorecidas para evitar desmontagem do equipamento. Isoladores de rolamento também estão disponíveis em designs divididos, embora restrições se apliquem: isoladores não metálicos, inundados e híbridos não podem ser divididos devido a restrições de material ou aplicação.

Aplicações inundadas

Quando o nível de lubrificante excede a porta de drenagem, isoladores tradicionais são inadequados, pois o lubrificante fluirá pelos caminhos labirínticos e vazará.

Da mesma forma, sistemas de lubrificação forçada não ventilados geram diferenciais de pressão que causam vazamento de lubrificante através do labirinto, assim como em condições inundadas. Os caminhos não podem reter pressão positiva ou negativa.

O desafio foi resolvido por vedações híbridas, que combinam os benefícios de isoladores convencionais com desempenho tolerante a inundação. Essas vedações podem ser totalmente submersas, retendo pressão comparável a vedações de óleo de propósito geral.

A vedação industrial exige uma abordagem personalizada. Combinar o isolador certo a cada aplicação requer coleta e análise de dados completos. Embora demorado, essa diligência produz soluções ótimas que protegem rolamentos e estendem a vida do equipamento.

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Patrick Rhodes é engenheiro de aplicações na Garlock Sealing Technologies, Palmyra, NY.