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23 Out

LUBRIFICAÇÃO DE ENGRENAGENS ABERTAS

PRINCIPIOS BÁSICOS DE LUBRIFICAÇÃO PARA ENGRENAGENS ABERTAS

As transmissões de engrenagens geralmente são montadas dentro de caixas fechadas, onde os componentes são lubrificados através de banho de óleo. Esta é a realidade de quase todos os redutores no mercado.

Entretanto, as dimensões e a potência transmitida pelo conjunto de engrenagens podem atingir um ponto onde não é mais possível enclausurar o conjunto de transmissão. Esta já é a situação de mineradoras, escavadeiras de grande porte, indústria de papel, siderurgia.

Nestes casos é comum termos conjuntos de engrenagens de grandes dimensões trabalhando de modo aberto, ou seja, com as rodas dentadas parcial ou totalmente expostas. Apesar de alguns sistemas possuírem estruturas de proteção ao redor das engrenagens (para evitar a entrada de contaminantes), ainda recebem a denominação de engrenagens abertas, uma vez que a estrutura do arranjo não enclausura totalmente as engrenagens.

Neste artigo vamos focar na lubrificação de engrenagens abertas para Moinhos de Bolas.

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DE ENGRENAGENS ABERTAS

As principais características das engrenagens abertas em Moinhos de Bolas na indústria de mineração são: suportar pressão extrema, baixa velocidade periférica, alta rugosidade na superfície do dente, grandes dimensões e trabalho em condições extremas (alto stress, alto torque de transmissão, grandes cargas de impacto, sujeira, alta temperatura e umidade).

A transmissão de forças e momentos é muito elevada, de modo que a superfície do dente está sujeita a tensões extremamente altas. E há também uma grande quantidade de atrito de deslizamento, geralmente em um estado de carga mista (partida, parada, cisalhamento excessivo, cargas de impacto etc.). Devido a estas condições conjunto de engrenagens abertas deve ser lubrificado com um lubrificante adesivo de viscosidade relativamente alta, aditivos de EP (extrema pressão) e aditivos sólidos com uma estrutura cristalina em camadas (como o Grafite), a fim de suportar os atritos e temperatura.

MÉTODOS DE LUBRIFICAÇÃO PARA ENGRENAGENS ABERTAS

O primeiro método de lubrificação utilizado em engrenagens abertas foi a aplicação manual, através de pincel ou derramando o lubrificante diretamente nas engrenagens. Entretanto, devido ao alto risco de acidentes durante a aplicação e a incerteza sobre a qualidade da lubrificação, este procedimento foi abandonado.

Atualmente, a lubrificação de engrenagens abertas se divide em três sistemas principais: banho de óleo, gotejamento e pulverização.

BANHO DE ÓLEO

É o método mais simples para lubrificação encontrado hoje em dia. É utilizado principalmente em fornos e moinhos A engrenagem, geralmente o pinhão, fica parcialmente submersa em óleo e este adere à superfície dos dentes, transmitindo o lubrificante a todo o conjunto.  Consegue uma lubrificação uniforme e constante sobre todo a superfície das engrenagens, sendo recomendado quando as velocidades periféricas não ultrapassem 1,5 metros por segundo.

O sistema pode ser completado por um sistema de bombeamento e filtragem, garantindo a qualidade e durabilidade do fluido lubrificante.

SISTEMAS DE GOTEJAMENTO

Sistemas de gotejamento ou por gravidade são encontrados em moinhos, fornos, dragas e escavadeiras de grande porte. Consistem em um ou mais gotejadores, linhas pressurizadas ou rodas aplicadoras. Eles permitem que o lubrificante goteje na engrenagem a uma taxa definida. Este método de aplicação é limitado a sistemas com velocidades periféricas de até 7,5 metros por segundo.

Garantem uma lubrificação uniforme em toda a superfície do dente, tendo como desvantagem um maior consumo de lubrificante em relação ao sistema por pulverização.

SISTEMAS DE PULVERIZÇÃO 

É o método mais utilizado atualmente, sendo o mais versátil e econômico dos sistemas apresentados aqui. Pode ser utilizado com uma grande variedade de fluidos e velocidades de trabalho.

Consiste em um sistema de bombeamento do lubrificante que, através de válvulas e bicos spray, utilizam ar comprimido para pulverizar a graxa de maneira intermitente sobre a superfície de contato dos dentes, garantindo um equilíbrio entre o uso mínimo de graxa e a formação de um filme lubrificante eficiente.

A quantidade de lubrificante e sua periodicidade dependem da velocidade de operação do moinho, temperatura da superfície de contato, potência transmitida e do tipo de lubrificante. De modo geral, é comum que se pulverize por uma volta inteira do pinhão e se estabeleça um intervalo para a próxima aplicação.

A quantia e o posicionamento dos bicos pulverizadores são cruciais para uma correta lubrificação. As figuras abaixo ilustram um bom exemplo de padrão de pulverização, cobrindo toda a superfície do dente.

Figura 1 - Padrões de pulverização corretos

A pressão do ar utilizada na linha de spray é crucial para a boa aplicação de lubrificante. Uma pressão muito baixa fará com que a graxa não atinja toda a superfície, gerando áreas de desgaste mais acentuadas (figura 3), enquanto pressões maiores atomizam a graxa, impedindo que ela assente no flanco do dente.

Figura 3 - Áreas de desgate acentudas por baixa pressão no spray

ETAPAS DE LUBRIFICAÇÃO EM ENGRENAGENS ABERTAS DE MOINHOS

INSTALAÇÃO E AJUSTE (PRIMING)

Durante a instalação e montagem do conjunto de engrenagens, uma lubrificação inicial, chamada de PRIMING é necessária. Ela pode ser feita utilizando-se um pincel ou pulverizador manual. O priming é importante por vários fatores.

  • Evita danos à superfície do dente durante a instalação e alinhamento.
  • Evita oxidação prematura nos flancos dos dentes.
  • Como o conjunto é girado pelo dispositivo auxiliar, é possível determinar o padrão de contato real na superfície do dente, auxiliando o alinhamento do conjunto.
  • Evita o desgaste inicial e o atrito seco durante a partida, pois leva tempo para que a pulverização cubra todo o corpo da engrenagem.

Para este processo aconselha-se o uso de uma graxa com alto teor de aditivo sólido (mais que 10%), por exemplo a G. BESLUX CROWN H-1/R.

AMACIAMENTO

A maioria das falhas no acionamento de engrenagens abertas ocorrem por má distribuição de carga na superfície do dente e existência de pontos de contato de alta pressão. A fase de amaciamento serve para garantir um melhor contato entre os dentes e garantir uma boa base de lubrificação.

Durante este período deve ir aumentando a carga gradativamente e utilizar um lubrificante de teste contendo aditivos químicos de nivelamento, que aproveitando as condições instantâneas de alta temperatura e extrema pressão, conseguem suavizar os pontos altos, reduzir a rugosidade na superfície do dente e aumentar a área de contato entre pinhão e coroa. Ao menos as primeiras 500 horas de trabalho devem ser consideradas para o amaciamento do conjunto.

Nesta etapa a recomendação é utilizar uma graxa com aditivos especiais, que atenda a solicitação do conjunto e seja apta a ser pulverizada, como a G. BESLUX CROWN H-00/R ou G. BESLUX CROWN R FLUID.

OPERAÇÃO

Após o amaciamento, é necessário escolher o correto lubrificante de acordo com a potência transmitida, método de lubrificação, temperatura nos flancos dos dentes, tipo de perfil das engrenagens, largura do dente e velocidade periférica. É necessário levar todos estes fatores em conta para garantir um bom funcionamento e longa vida útil para o pinhão e coroa.

Para uma orientação geral, deve-se procurar uma graxa com alta carga de Four Ball (maior que 650kg), FZG maior que 12, baixa relação de desgaste, adequada à pulverização e com aditivos sólidos.

A viscosidade do óleo base é determinada pela potência transmitida, para potências até 1500kW deve estar próxima de 3.000 cSt a 40°C. Para potências entre 1500 e 6000kW deve estar por volta de 12.500 cSt sendo sugerido a graxa G.BESLUX CROWN H-3000 ou G.BESLUX CROWN HEAVY MILL. Para potencias acima de 6.000KW, a viscosidade do óleo base a 100°C deve ser maior que 1.150 cSt, tendo como sugestão a G. BESLUX CROWN HEAVY MILL PLUS II.

É recomendada também uma inspeção periódica em todo o sistema de pulverização, incluindo a pressão do ar, nível de lubrificante, posição dos bicos etc.

LUBRIFICAÇÃO CORRETIVA

Durante a operação do moinho pode haver imprevistos como interrupção da lubrificação, excesso de carga, contaminação e demais eventos que podem resultar em algum dano aos flancos do dente. Até recentemente, seria necessário agendar uma parada no equipamento para o reparo, resultando em quebras de produção e altos custos de manutenção.

Atualmente é possível reparar danos leves usando-se um lubrificante com abrasivos sólidos, pulverizados manualmente enquanto o equipamento está em funcionamento. Este lubrificante deve ser aplicado em pontos específicos do dente e promove um desgaste pontual, removendo protuberâncias e aumentando a área de contato.

Este tipo de reparo é um procedimento complexo, que requer conhecimento especializado. Recomendamos que apenas um engenheiro qualificado realize esta tarefa.

Recomendamos o uso de lubrificantes especiais para reparo de engrenagens, como o G. BESLUX CROWN RPR.

CONCLUSÃO

Moinhos de Bolas são equipamentos cruciais na Industria de Mineração, e um dos seus componentes mais importantes é o conjunto de engrenagens abertas.

Neste artigo, demos uma introdução sobre os métodos e processos principais de lubrificação nestas máquinas, e esperamos ter elucidado a importância de um bom manejo da lubrificação dos Moinhos de Bolas.

Na TELUB LUBRIFICANTES, contamos com uma equipe técnica especializada em lubrificantes para poder ajudar sua empresa a atingir o máximo de performance na lubrificação de seus equipamentos.

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