A gravidade substitui bombas para manter fluxo do lubrificante no equipamento
Em grandes complexos como o da mina Tamanduá, da Vale, em Nova Lima (MG), manutenção e qualidade dos transportadores é um fator prioritário. A empresa solicitou à Renk Zanini um projeto dividido em duas etapas para otimizar o sistema de acionamento por redutores nos transportadores de correia.
A primeira etapa foi a de desenvolver um plano de reforma dos redutores já existentes, proporcionando maior capacidade com o mesmo espaço físico ocupado pelo equipamento de outro fabricante. Nessa etapa, a contratada fez um estudo das possíveis falhas dos redutores para os transportadores de correia, os quais apresentavam quebra prematura dos engrenamentos, superaquecimento, ruído e vibração, desenvolvendo assim a metodologia para a reforma dos redutores da mina Tamanduá.
Após as análises, houve modificações do redutor com alterações nos materiais de sua composição, que foram substituídos pelo 18 CrniMo6-7, o qual aumenta consideravelmente a resistência, bem como a rigidez quanto `a flexão e torção.
O projeto contemplou correções de engrenamento, retífica de dentes de alta precisão com qualidade DIN6 e modificações do projeto. Com as modificações realizadas, houve o aumento da produtividade e redução da necessidade de manutenção, garantindo uma melhoria no fator de serviço acima de 40 %. Com monitoramento intensivo desde seu start-up, os equipamentos apresentaram estabilização da temperatura, melhoria da vibração e ruído. As alterações aumentaram a produtividade, pois as quebras, que ocorriam a cada dois meses, cessaram e os equipamentos até a presente data não interromperam a operação com alguma falha.
Com o resultado positivo, a mineradora solicitou mais dois novos redutores à fornecedora, dando início à segunda etapa do trabalho na Vale.
As especificações e desafios do projeto estavam em relação principalmente ao local onde seriam instalados os equipamentos, pois era em uma área de difícil acesso, sem entrada de água para os resfriadores de óleo e com temperaturas elevadas, o que causaria mais desgaste e diminuiria a vida útil dos seus componentes.
O objetivo então foi o de desenvolver um redutor de velocidade que atendesse às condições de projeto (potência mecânica, rotações de entrada/saída, temperatura ambiente), e que tivesse como meta operar a plena carga 24 horas por dia, sem o sistema convencional de lubrificação, ou seja, desenvolver um modelo que pudesse lubrificar e refrigerar todas as partes móveis do equipamento sem a utilização de bombas. Vale lembrar que, mesmo em um projeto otimizado pela melhoria da geometria dos engrenamentos e da disposição de seus componentes, existe uma perda causada principalmente pelos atritos de rolamentos e dos dentados. Essas perdas são as responsáveis pela geração do calor que aquece o equipamento. Dessa forma o projeto deveria apresentar uma solução para uma consequência natural da operação e prevista durante o uso.
Sendo assim, duas metas nortearam o trabalho: o equipamento deveria operar sem dispositivo adicional para a retirada do calor proveniente do atrito; e lubrificar e refrigerar todos os pontos de atrito mecânico com óleo disponível na parte inferior do redutor de velocidade, que funciona como um reservatório.
A primeira meta foi cumprida com a utilização de material para convecção e irradiação através das superfícies metálicas na carcaça do redutor de velocidade – expostas ao ambiente. Foi aumentada a área de contato do equipamento, construído com chapas de aço, com o meio ambiente através da colocação adequada de “aletas”.
Para o segundo aspecto, sem o recurso da bomba de óleo, o único caminho viável seria utilizar a própria força da gravidade. Com a utilização de um software tipo CAD e fabricação do protótipo, iniciou-se testes de bancada. Com as avaliações, a altura do nível do óleo foi alterada, objetivando o equilíbrio entre o lubrificante movimentado pelas engrenagens que estavam parcialmente imersas e o volume necessário para lubrificar e refrigerar todas as partes móveis do equipamento. Um trabalho especial foi realizado na parte interna do redutor de velocidade (carcaça) para coletar todo o óleo que era movimentado pelas engrenagens e que escorria pelas laterais do equipamento.
Nos testes de bancada realizados na sequência, o fabricante do redutor obteve sucesso em quase todo o equipamento, menos no conjunto do eixo de entrada, onde foram encontradas dificuldades que podiam ser traduzidas pelas temperaturas altas, com valores próximos aos 90º C. Isso se devia à problemas na passagem do óleo e, após vários estudos e simulações, o projeto foi refeito objetivando facilitar ao máximo o fluxo de maior volume de óleo, atravessando o local e retornando para a carcaça do equipamento principal.
Com a alteração, os rolamentos do conjunto do eixo de entrada ou de “alta rotação” permaneceram com temperaturas próximas aos 50º C, sendo o projeto aceito dentro das especificações da mineradora.