Principais considerações para a escolha da água

Os rolamentos lubrificados a água estão em uso em muitas indústrias, incluindo energia hidrelétrica, marítima, offshore, bombas, poços profundos de grande diâmetro e petroquímica (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. Rolamentos lubrificados com água apresentam desafios específicos para o rolamento, e 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 muito atrito - 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 duro a ponto de marcar o eixo rotativo. A seleção do rolamento é crítica ao considerar essas propriedades.

Quer os rolamentos sejam de metal, polímero/plástico ou um material natural, eles devem funcionar sem problemas e evitar manutenção entre as interrupções planejadas. Aqui estão as principais considerações a serem lembradas ao decidir o tipo de rolamento a ser usado.

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

Rolamentos de metal como bronze, latão e babbitt têm o maior coeficiente de fricção (COF) na partida e geralmente não são usados ​​sob a água. Metais, incluindo rolamentos de rolos de aço duro, dependem apenas de uma película fluida de óleo ou graxa para operar, o que os torna difíceis de vedar adequadamente em um ambiente aquático. Uma configuração de rolamento lubrificada tem dois riscos principais: primeiro, derramar óleo na água e, em segundo lugar, falha se ocorrer apenas 2% de entrada de água.

A química de plásticos e polímeros é um experimento contínuo com mais de 20 fórmulas. Os materiais de plástico/polímero geralmente têm um COF baixo, mas podem ter "deslizamento e inchaço" de longo prazo, o que pode fazer com que os eixos trabalhem para superar o aumento do atrito operacional ou engripar totalmente. Além disso, os abrasivos na água típica do rio podem levar a desgaste excessivo e falhas desses materiais. A maioria dos plásticos e polímeros depende de 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 material de rolamento adequado em meados de 1800 e têm sido usados ​​desde então. O Lignum vitae tem um COF baixo e a borracha tem um COF alto, mas ambos superam o atrito quando a água está presente. Uma propriedade do lignum vitae é sua resina de guaiaco, que cria um esmalte que permite a autolubrificação quando a água é bombeada para o rolamento. É essa característica que permite que o lignum vitae opere em poços profundos, pois a água é retirada de baixo para cobrir o mancal.

O material do mancal deve ter alta resistência à compressão para evitar a extrusão do material e suportar cargas nas bordas. 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 tenacidade que permitem que as impurezas migrem e sejam eliminadas no canal de água refrigerante. A estrutura molecular e a alta densidade do lignum vitae ligado a uma estrutura celular cercada por resina de guaiaco conferem-lhe uma resistência distinta. Devido à sua dureza, que é semelhante ao alumínio, o lignum vitae pode lidar com abrasivos em água marrom sem filtrar.

Isso garante que as dimensões do rolamento permaneçam constantes durante os 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 um martelamento no rolamento, tornando a memória uma característica importante.