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FrançaisA escolha certa da graxa certa é a chave.
A maioria das instalações industriais têm rolamentos que giram mais depressa do que o equipamento de processamento convencional. Quando se trata de lubrificar estas peças de equipamento, nem todos os lubrificantes se comportam da mesma forma. Para componentes lubrificados com massa lubrificante, os efeitos da massa lubrificante nestes rolamentos podem levar a aumento de calor, fricção e, por fim, a falha prematura. Ao selecionar corretamente uma massa lubrificante que pode operar a altas velocidades, pode ajudar a minimizar quaisquer potenciais falhas causadas pela utilização do lubrificante inadequado para a aplicação a que se destina.
Aplicações de altas velocidades
Durante as visitas que os nossos técnicos fazem com frequência a unidades de produção, são muitas vezes questionados sobre a temperatura a que os rolamentos devem operar. Inevitavelmente, os rolamentos que parecem estar a funcionar a temperaturas mais altas são os que giram a altas rotações. Um claro exemplo são os ventiladores suspensos. Estes ventiladores são frequentemente acionados por uma correia numa proporção de 1:1 a partir de um motor elétrico grande com uma rotação média de 1.750 rotações por minuto (rpm). Se não houver qualquer redução ou aumento do tamanho da polia, pode seguramente afirmar-se que a rotação dos rolamentos é bastante semelhante. Estes rolamentos são frequentemente lubrificados com um produto que é muito espesso para eles, levando à geração de calor excessivo e reduzindo a duração do rolamento. Ao fazer coincidir as propriedades do lubrificante com as necessidades dos rolamentos, poderá ajudar a prolongar a vida útil do rolamento.
Enquanto este exemplo ilustra uma imagem de um tipo de máquina que se encontra em muitas fábricas (ventiladores), também é comum encontrar aplicações de alta velocidade noutros componentes. Por exemplo, algumas bombas que estão diretamente ligadas a um motor e têm rolamentos lubrificados com massa lubrificante, podem girar a mais de 2000 rpm.
O mesmo acontece para determinados misturadores, agitadores e sopradores. Estes componentes podem ser danificados se uma massa lubrificante multiusos for simplesmente aplicada sem ter em conta as necessidades do rolamento.
Para compreender do que o rolamento necessita em termos de lubrificação, primeiro é necessário aprender a determinar o fator de velocidade de um rolamento.
O fator de velocidade é um termo que ajuda a definir a relação entre a velocidade à qual um rolamento gira e o tamanho do rolamento. Existem duas formas principais para calcular este fator. A primeira é conhecida como o valor DN, que usa o diâmetro interno do rolamento multiplicado pela velocidade à qual este gira. O segundo método é conhecido como o valor NDm. Este utiliza o tamanho médio do rolamento, também conhecido como diâmetro de passo, e a velocidade de rotação para calcular o fator de velocidade.
O fator de velocidade pode ajudar a determinar uma variedade de propriedades que o lubrificante deve ter para fazer uma escolha correta. Entre estas propriedades encontram-se a viscosidade do óleo e a consistência ou grau NLGI do lubrificante.
Viscosidade
Existem muitas formas de calcular a viscosidade. Ao utilizar o fator de velocidade referido anteriormente, podem-se usar gráficos normalizados para identificar uma viscosidade adequada para o rolamento à temperatura de funcionamento. No exemplo anterior do rolamento do ventilador, o valor NDm do rolamento era 293,125, o que levou para uma viscosidade de óleo base de aproximadamente 7 centistokes.
O rolamento estava a funcionar a aproximadamente 150ºF (65.5ºC). Com um índice de viscosidade padrão de 95, isto equivale a uma viscosidade de óleo base ISO 22-32. Se fosse utilizada uma massa lubrificante multiusos padrão, este rolamento receberia cerca de 10 vezes a viscosidade necessária. Embora algum excesso de viscosidade não seja necessariamente uma coisa má, este nível seria um pouco excessivo.
Uma viscosidade excessiva pode levar à formação excessiva de calor e a um aumento do consumo de energia. Ambos são prejudiciais para o bom estado do rolamento e do lubrificante. Quanto mais quente estiver o rolamento, mais baixa será a viscosidade da massa lubrificante assim como a sua consistência de NLGI. Isto pode fazer com que a massa lubrificante acabe mais depressa e requer aplicações de lubrificante novo mais vezes. O consumo de energia também pode aumentar com o passar do tempo, resultando em perda de dinheiro. Isto deve-se a nada mais do que a um aumento da resistência causada por um excesso de viscosidade.
Com massa lubrificante podem-se, em geral, lubrificar rolamentos facilmente até que alcancem fatores de velocidade superiores a 500.000. Isto acontece quando são utilizadas massas lubrificantes especialmente formuladas para altas velocidades. Algumas massas lubrificantes disponíveis no mercado são consideradas funcionar até fatores de velocidade de 2 milhões. Contudo, é importante salientar que nem todas as massas lubrificantes são criadas de forma igual, e nem todas podem ter o mesmo desempenho em diferentes níveis de velocidade.
Características de canalização
Uma das propriedades de uma massa lubrificante que pode determinar como esta irá lubrificar a altas velocidades é denominada canalização (channeling). Este termo é usado para definir a forma como a massa lubrificante pode fluir e preencher um espaço vazio deixado na sua superfície. O método 3456.2 da norma “Federal Test Method Standard 791C”, indica uma forma para testar as características de canalização de um lubrificante
Neste teste, a massa lubrificante é introduzida num recipiente nivelando a sua superfície. Após a temperatura ter sido estabilizada, uma tira de aço, conhecida como ferramenta de canalização, é empurrada através da massa lubrificante, deixando atrás um espaço ou canalização na massa lubrificante. Após 10 segundos, a massa lubrificante é verificada para ver se fluiu de volta para o canal ou se cobriu o fundo do recipiente.
Se a massa lubrificante tiver preenchido o espaço vazio, classifica-se como não canalizadora. Se a massa lubrificante não tiver preenchido o espaço vazio, será classificada como canalizadora.
As massas lubrificantes canalizadoras (channeling greases) são mais facilmente expulsas do percurso do elemento conforme este gira, levando assim a menor trabalho da massa lubrificante e, por conseguinte, a menor aumento de temperatura. As massas lubrificantes que são não canalizadoras fluem de volta para o seu percurso e podem dar origem à formação de calor excessivo por fricção.
Tipo de espessante
Além da viscosidade do óleo base, uma outra propriedade de massa lubrificante que influencia as suas características de canalização é o tipo de espessante. O espessante numa massa lubrificante é normalmente referido como “a esponja que contém o óleo”. A estrutura das fibras do espessante pode afetar determinadas propriedades da massa lubrificante, como a canalização, sangramento (perda de óleo), o ponto de gota e a consistência geral. Alguns espessantes têm fibras longas, enquanto outros têm fibras curtas. Os espessantes com fibras curtas terão uma textura mais suave. Os espessantes mais complexos, bem como os que contêm espessantes de lítio, cálcio, poliureia e sílica têm fibras curtas. As massas lubrificantes formuladas com estes espessantes têm normalmente melhores características de canalização e são mais facilmente bombeadas.
Os espessantes com fibras longas, como os que contêm sódio, alumínio e bário, tendem a ter piores características de canalização. As fibras espessantes mais longas também podem ser cisalhadas através do processo de trabalho mecânico, o que pode causar uma alteração na consistência. Além disso, uma vez que estas massas lubrificantes fluem de volta com frequência para o canal, que foi feito por um rolamento, podem resultar num aumento de calor e aumentar o processo de cisalhamento.
Grau NLGI
A viscosidade do óleo de base e a quantidade de concentração de espessante influenciam bastante o grau NLGI da massa lubrificante acabada. O número NLGI é uma medida da consistência da massa lubrificante. Quanto mais elevado for o número NLGI, mais espessa será a consistência geral. A escala vai de 000 (fluido) a 6 (bloco sólido). Quando se trata de massas lubrificantes de alta velocidade para rolamentos, o grau NLGI tende a aumentar enquanto a viscosidade do óleo de base baixa. Este equilíbrio é para assegurar que não existe sangramento de óleo excessivo do espessante.
Com base no fator de velocidade do rolamento assim como na temperatura a que o rolamento funciona, podem-se tirar conclusões adequadas sobre o grau NLGI ideal da massa lubrificante.
Tipo de rolamento
Os elementos rotativos dos rolamentos são fornecidos numa variedade de formatos. O formato do elemento tem influência na viscosidade necessária, no grau NLGI e no intervalo de nova lubrificação. Tudo isto está relacionado com a área da superfície que está em contacto com a massa lubrificante entre o elemento e o local em que está a girar. Quanto maior for a área de superfície, mais óleo será separado do espessante.
Além disso, os rolamentos que têm uma maior área de superfície em contacto (esférico, cilíndrico, rolos cónicos e de agulha, etc.) tendem a ser mais fortemente carregados do que um rolamento de esferas padrão. Esta carga adicional gera uma velocidade de separação maior, assim como a necessidade de óleos de base com viscosidade mais alta.
Ponto de gota
Talvez uma das considerações mais significativas quando selecionar uma massa lubrificante de alta velocidade é a temperatura a que o rolamento irá funcionar. Para assegurar que a massa lubrificante irá ter um bom desempenho a temperaturas elevadas, deve verificar o ponto de gota da massa lubrificante (ASTM D566 e D2265). Estes resultados do teste podem ser encontrados na maioria de fichas de dados técnicos (TDS) de massas lubrificantes. Para realizar o teste, utiliza-se um pequeno recipiente ou “copo” com um orifício no fundo. A massa lubrificante é aplicada nas paredes internas. Depois é inserido um termómetro de forma a não tocar na massa lubrificante. Este conjunto é então aquecido até que uma única gota de óleo se separe e caia pelo fundo do copo.
Um ponto de gota alto é importante para rolamentos que operam em temperaturas elevadas.
No entanto, o facto de uma massa lubrificante poder ter um ponto de gota alto não significa que o óleo base possa suportar temperaturas elevadas. O ponto de gota não está diretamente relacionado com a temperatura máxima que se pode utilizar. Deverá haver uma margem entre a temperatura à qual o rolamento opera e o ponto de gota da massa lubrificante.
Problemas de incompatibilidade
Quando se muda o tipo de massa lubrificante, é importante remover o mais possível a massa lubrificante usada para minimizar quaisquer problemas de incompatibilidade com a massa lubrificante nova. Se for possível, deve-se desmontar o equipamento e limpar o mais possível a massa lubrificante.
Um pequeno conselho
Embora a maioria dos sistemas seja adequadamente lubrificada com uma massa lubrificante de tipo universal, para os casos em que o valor NDm é excessivamente alto, é essencial assegurar-se de que o lubrificante é capaz de proteger o equipamento. Mesmo que você seja cuidadoso e selecione uma massa lubrificante com base em todas as propriedades mencionadas anteriormente, a única forma de saber se a massa lubrificante está a ter o desempenho adequado é efetuar um ensaio no terreno. Para isso, terá de controlar a temperatura dos rolamentos e observar quaisquer vestígios de fuga de massa lubrificante ou óleo de vedações ou orifícios de purga.
Por fim, assegure-se de que faz “o seu trabalho de casa” e calcula os valores NDm dos seus rolamentos para selecionar o lubrificante apropriado. Com a atenção adequada e uma boa seleção de lubrificantes, o seu equipamento de alta velocidade irá desfrutar de uma vida útil maior.
6 fatores para selecionar uma massa lubrificante de alta velocidade
Viscosidade do óleo base – Assegure-se de que a viscosidade proporciona a película de lubrificante adequada, mas que não seja demasiado espessa para não causar aquecimento excessivo nem resistência.
Características de canalização – A massa lubrificante deve ser canalizável para não gerar calor excessivo durante o seu trabalho.
Ponto de gota – O ponto de gota de massa lubrificante deve exceder largamente a temperatura de funcionamento para evitar sangramento excessivo e a possível falha do rolamento. Geralmente recomenda-se que a massa lubrificante trabalhe abaixo de 66% da sua temperatura de ponto de gota, com temperaturas pontuais limites nunca superiores a 75% desta.
Tipo de espessante – Escolha um espessante que possa proporcionar o ponto de gota adequado, a canalização e as características de sangramento. Além disso, se utilizar muitos tipos de massas lubrificantes, verifique se os tipos de espessantes são compatíveis no caso de mistura acidental.
Grau NLGI – A consistência da massa lubrificante terá influência nas características de sangramento e propriedades de canalização da massa lubrificante acabada.
Aditivos de carga EP – A maioria das aplicações precisam de aditivos para ajudar a lubrificar o óleo. Para as massas lubrificantes, pode-se misturar uma vasta variedade de aditivos químicos e sólidos para ajudar na resistência da película (EP) e reduzir a fricção e o desgaste (AW).
Artigo publicado em Machinery Lubrication (8/2015)
Autor: Wes Cash - diretor de Serviços Técnicos da Noria Corporation.
© Noria Corporation.
Adaptação oferecida pela cortesia do OLIPES
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