Neste artigo, iremos apresentar as principais falhas relacionadas à instabilidade de óleo em mancais de deslizamento. Confira:
O que são mancais de deslizamento?
Os mancais são divididos, basicamente, em dois grupos: de rolamento e de deslizamento. Além disso, de maneira geral, ambos têm como principal função permitir a rotação do eixo de um equipamento. No entanto, falhas em mancais podem ocorrer, afetando a eficiência e a segurança do sistema.
Anteriormente, fizemos um artigo sobre mancais de rolamento e como identificar falhas nesses componentes. O texto na íntegra, você acessa clicando aqui. Hoje portanto, vamos falar sobre os mancais de deslizamento.
Também conhecidos como mancais hidrodinâmicos, eles são compostos por eixo, bucha e filme de óleo. Além disso, podem apresentar várias formas geométricas que dependem de sua aplicação.
O mancal de deslizamento trabalha com a formação de uma fina camada de óleo entre a bucha e o eixo, fazendo com que esse último componente “flutue” durante a operação da máquina em questão. Por conta disso, é formada uma pressão de óleo que varia de acordo com a folga existente entre bucha e eixo. Quanto menor a folga, maior a pressão:
Uma característica interessante de se observar é que, por outro lado, quando a máquina está parada, o eixo tende a encostar na bucha pelo próprio peso do eixo e do rotor. Entretanto, iniciada a rotação, o filme de óleo começa a se formar. Dessa maneira, em cada partida de máquina, ocorre um pequeno desgaste entre eixo e bucha, causando o aumento da folga e um pequena ovalização da bucha.
Existem duas falhas principais relacionadas à instabilidade de óleo em mancais de deslizamento: O rodopio de óleo (Oil Whirl) e o chicoteamento do óleo (Oil Whip). Portanto, a seguir você confere as características de cada falha e como identificá-las.
Rodopio de óleo (Oil Whril)
A dinâmica da lubrificação de um mancal de deslizamento induz forças de excitação no filme de óleo, resultando em vibrações em baixa frequência (menores que a rotação do eixo). Além disso, alguns mancais alcançam um limite de instabilidade, o que gera uma órbita – ou rodopio – sobre o centro da bucha. Isso reflete na velocidade, no intervalo de 38% a 48% da rotação do eixo, como se vê na imagem abaixo:
Os principais motivos para que essa falha ocorra são:
- Cargas leves de um rotor
- Variação nas folgas entre bucha e eixo
- Propriedades do óleo incorreta (temperatura, viscosidade, pressão, etc); e
- Projeto inadequado do mancal.
Chicoteamento de óleo (Oil Whip)
O chicoteamento de óleo (Oil Whip), por sua vez, é um caso especial do Rodopio de óleo (Oil Whirl). Nesse contexto, ele surge quando a frequência de instabilidade do óleo “trava” em uma rotação crítica do rotor. Além disso, isso ocorre geralmente na rampa de subida das máquinas.
Ou seja, entre a rotação de 0 rpm e rotação nominal do equipamento, em dado momento a frequência de instabilidade do óleo coincide com a rotação crítica do rotor. Isso, ao mesmo tempo, “alimenta” a ressonância e a instabilidade do óleo do mancal.
Essa falha pode ser observada em um gráfico de cascata aquisitado durante a rampa de subida do equipamento, como ilustra o exemplo abaixo:
Por mais que a tecnologia de monitoramento online não seja ideal para diagnosticar o problema de chicoteamento, visto que não coleta muito espectros em um curto espaço de tempo, a análise espectral do Tebe NXG pode auxiliar no diagnóstico.
Na plataforma IoTebe, é possível identificar a frequência relativa à rotação crítica sendo excitada, o que indica prováveis instabilidades no mancal. Para ter certeza, seria preciso realizar um teste de rampa de subida – que o monitoramento contínuo não comporta, contudo, nossa equipe especializada é capaz de fazer. Sendo assim, caso exista a necessidade, entre em contato conosco.
Prognóstico de falhas em mancais de deslizamento
Visto que a instabilidade de óleo e no mancal é causada pelos mesmos motivos tanto no Rodopio, quanto no chicoteamento de óleo, as soluções são as mesmas para ambos os problemas. Veja:
| Causa | Solução |
| Cargas leves de um rotor | Carregamento apropriado do mancal |
| Variação nas folgas entre bucha e eixo | Ajuste da relação de excentricidade (folga diametral) entre os componentes |
| Propriedade do óleo (temperatura, viscosidade, pressão de trabalho) em nível incorreto | Correção dos níveis da propriedades física defeituosa |
| Projeto inadequado do mancal | Reprojeto |