Rolamentos autolubrificantes: o que são e por que duram

Em máquinas rotativas, a falha dos rolamentos é a principal causa de paradas não planejadas – responsável por cerca de 40 a 50 por cento de todas as falhas de motores elétricos em todo o mundo, de acordo com o Electric Power Research Institute. Rolamentos autolubrificantes foram projetados especificamente para eliminar os erros de lubrificação que impulsionam essa estatística. Compreender o que são, como a lubrificação realmente funciona dentro de um rolamento e o que mata os rolamentos prematuramente dá aos engenheiros de manutenção e projetistas de equipamentos a base para tomar sempre a decisão de especificação correta.

O que é um rolamento autolubrificante?

A rolamento autolubrificante é um rolamento liso projetado para operar sem qualquer lubrificação externa — sem graxa, sem óleo, sem intervalos de manutenção. Isso é conseguido incorporando o lubrificante diretamente em sua estrutura, seja como um aditivo sólido dentro do material do rolamento, como uma matriz porosa que libera óleo sob pressão e calor, ou como um revestimento incorporado que transfere uma fina película lubrificante para o eixo à medida que ele gira.

A definição que importa em termos de engenharia: um rolamento autolubrificante é qualquer rolamento cujo desempenho tribológico é sustentado inteiramente por materiais ou estruturas internas ao próprio rolamento, sem dependência de lubrificante aplicado externamente para sua vida útil nominal.

Os rolamentos precisam ser lubrificados?

Os rolamentos de elementos rolantes padrão — rolamentos de esferas, rolamentos de rolos, rolamentos cônicos — requerem lubrificação, sem exceção. Sem uma película lubrificante separando os corpos rolantes da pista, o contato metal-metal ocorre segundos após a partida, gerando calor, corrosão superficial e desgaste acelerado que leva à falha.

O lubrificante em um rolamento convencional desempenha quatro funções simultaneamente:

• Forma um filme hidrodinâmico que evita o contato direto do metal entre os corpos rolantes e as pistas
• Transporta o calor gerado pelo contato rolante e pelo atrito interno
• Protege as superfícies internas contra oxidação, entrada de umidade e meios de processo corrosivos
• Suspende e elimina detritos de desgaste e partículas de contaminação antes que causem danos abrasivos

A distinção crítica: rolamento autolubrificantes cumprem todas essas quatro funções por meio de sua estrutura material, e não por meio de manutenção periódica. Um rolamento de bronze sinterizado libera o óleo armazenado sob condições operacionais; um rolamento revestido de PTFE transfere uma película de transferência para o eixo; um rolamento obstruído com grafite libera lubrificante em altas temperaturas quando a graxa convencional falharia. A lubrificação é incorporada – não adicionada externamente.

Por que os rolamentos falham: as seis causas básicas

O programa SKF Bearing Failure Analysis, baseado em mais de 100 anos de dados de campo, atribui aproximadamente 80% das falhas prematuras de rolamentos a causas evitáveis. Compreender essas causas básicas é o primeiro passo para especificar se um rolamento autolubrificante ou um rolamento lubrificado convencionalmente é a escolha correta para uma determinada aplicação.

Somente as falhas relacionadas à lubrificação são responsáveis por mais de um terço de todas as falhas prematuras de rolamentos no campo. Este é o principal caso de engenharia para rolamento autolubrificantes em aplicações onde o acesso para manutenção é restrito, os intervalos de lubrificação são difíceis de cumprir ou os ambientes operacionais (alta temperatura, alta umidade, exposição a produtos químicos) degradam rapidamente os lubrificantes convencionais.

Contaminação: o acelerador silencioso de falhas

A contaminação é o modo de falha de rolamento mais subestimado em ambientes industriais. Uma única partícula de detritos duros, apenas 1 mícron maior que a espessura da película lubrificante do rolamento, é suficiente para iniciar o amassamento da superfície da pista. Em fábricas de cimento, siderúrgicas e operações de mineração, a sílica e os detritos metálicos transportados pelo ar criam condições de contaminação que reduzem a vida útil dos rolamentos em 75% ou mais em comparação com as condições de teste em sala limpa, independentemente da qualidade da lubrificação.

Selado rolamento autolubrificantes em construção de polímero ou compósito de PTFE oferecem uma vantagem estrutural aqui: não há niples de lubrificação, nem portas abertas, nem intervalos de manutenção que exijam a quebra da integridade da vedação. O rolamento é um sistema fechado desde a instalação até o fim da vida útil.

Perguntas frequentes

Os rolamentos autolubrificantes podem ser usados em aplicações de alta velocidade?

Depende do tipo de rolamento. Os rolamentos de bronze impregnados com óleo sinterizado funcionam bem em velocidades moderadas a altas (valores de PV de até 1,8 MPa·m/s para classes padrão). Os rolamentos compostos de PTFE são mais adequados para aplicações oscilantes ou de rotação lenta, onde a formação de filme hidrodinâmico é limitada. Os rolamentos obstruídos com grafite são geralmente limitados a baixas velocidades, mas são excelentes em ambientes de alta temperatura. Sempre verifique o valor nominal de PV (pressão-velocidade) do rolamento em relação à carga e velocidade combinadas da sua aplicação antes de especificar.

Como posso saber quando um rolamento autolubrificante precisa ser substituído?

Os principais indicadores incluem aumento de ruído ou vibração operacional, folga mensurável do eixo além da folga de funcionamento especificada do rolamento, temperatura operacional elevada acima da linha de base ou desgaste visível na superfície de contato do eixo. Para tipos de metal sinterizado, a substituição é indicada quando o rolamento atinge aproximadamente 80% da espessura de parede projetada. Os rolamentos de polímero normalmente apresentam desgaste superficial visível ou alteração dimensional no furo antes da falha.

Os rolamentos autolubrificantes são adequados para aplicações de processamento de alimentos?

Sim — os rolamentos autolubrificantes à base de polímeros em UHMWPE, acetal ou PTFE em conformidade com a FDA são amplamente utilizados no processamento de alimentos e bebidas precisamente porque eliminam o risco de contaminação da entrada de graxa ou óleo no fluxo do produto. Eles são resistentes à corrosão, fáceis de limpar, não tóxicos e não requerem lubrificação que possa criar um problema de conformidade com a segurança alimentar. Sempre confirme a conformidade com a FDA ou UE 10/2011 para o tipo de polímero específico antes da instalação em uma zona de contato com alimentos.

Qual é a vida útil típica de um rolamento autolubrificante em comparação com um rolamento lubrificado?

Sob condições ideais com lubrificação correta, um rolamento de elemento rolante de alta qualidade pode durar mais que um rolamento autolubrificante por ciclo. No entanto, em aplicações reais com variabilidade de manutenção, ambientes agressivos ou pontos de instalação inacessíveis, os rolamentos autolubrificantes proporcionam consistentemente uma vida útil real mais longa. Estudos de dados de campo da SKF e NSK mostram que a conversão de rolamentos lubrificados para alternativas autolubrificantes em aplicações de transportadores de mineração aumentou o tempo médio entre as substituições em 2,5 a 4 vezes, principalmente pela eliminação de eventos de falha de lubrificação.