Mais importantes do que parecem

Qualquer componente que permita a transmissão de força entre duas partes que se deslocam relativamente em contato pode ser classificado como mancal. Essa é a definição de Ruy Penteado, gerente de vendas da GGB Bearing Technology. A partir desse conceito, fica claro que os equipamentos móveis utilizados em construção e mineração, como escavadeiras e pás-carregadeiras, estão repletos de mancais em suas articulações.

Como atuam diretamente na movimentação das máquinas, esses componentes exercem forte influência em sua produtividade e merecem uma atenção especial, apesar de muitas vezes serem negligenciados pelos profissionais de manutenção. Por esse motivo, o entendimento sobre a natureza dos mancais e suas características contribui para a maior eficiência operacional dos equipamentos que os utilizam.

Para João Massoti, engenheiro de aplicação sênior da SKF, o conceito de mancais pode ir mais além do definido por Ruy Penteado. Ele destaca que algumas articulações de equipamentos, quando compostas por rótulas ou terminais de rótulas, também podem ser classificadas como mancais de atrito. Isso acontece em função de esse componente sustentar cargas, reduzir atritos e guiar partes móveis. “É muito comum a aplicação de mancais de atrito em articulações de equipamentos, bem como em situações de movimento oscilatório ou de baixa rotação com elevada magnitude de carga aplicada”, completa Massoti.

Ruy Penteado, por sua vez, divide os componentes em dois tipos: os de deslizamento e os de rolamento. Essa classificação tem como parâmetro o tipo de movimento realizado. “Mancais de deslizamento, também chamados de planos, não possuem partes móveis como esferas ou roletes internos.” Ele ressalta que é exatamente esse tipo de componente que deve estar no coração e na mente dos técnicos de manutenção de máquinas móveis, já que ele compõe as articulações de pás-carregadeiras, equipamentos agrícolas, de elevação e transporte, entre outros.

Mancais de deslizamento

Massoti, da SKF, divide os mancais de deslizamento entre radiais e axiais, rígidos e autocompensadores. Ele destaca ainda o avanço das tecnologias que isentam os dispositivos de manutenção, ou seja, que não exigem lubrificação periódica. “Nesse caso, a peça normalmente recebe a aplicação de revestimentos de politetrafluoretileno, um polímero conhecido como PTFE, sobre sua superfície deslizante”, diz ele.

De acordo com o especialista da GGB, o cuidado com os mancais é estratégico, pois eles são projetados para ter uma vida útil longa e se desgastar antes das peças mais caras, como os eixos. “Os mancais de deslizamento oferecem uma solução de custo relativamente baixa e suportam altas cargas”, diz Penteado. “Eles têm capacidade de absorver impactos, são mais compactos e apresentam menor peso, trabalhando numa faixa mais ampla de temperatura”, completa o especialista ao avaliar que esse tipo de mancal opera de forma mais silenciosa.

A flexibilidade dos mancais planos pode ser verificada também pela redução de custos e maior eficiência que eles proporcionam. No caso dos produtos da GGB, o especialista destaca a presença de dispositivos de autolubrificação, o que reduz os cuidados de manutenção. Mas Penteado é enfático ao recomendar a consulta aos especialistas para a escolha adequada do tipo de componente antes de qualquer decisão.

“Os sistemas autolubrificadores também envolvem questões de sustentabilidade, pois os dispositivos não precisam de graxas ou outros produtos nocivos ao meioambiente”, ele salienta. “Além disso, esses sistemas eliminam a necessidade de usinagens caras nos canais de lubrificação, de graxeiras, lubrificantes, mão de obra na aplicação da graxa e a manutenção”, completa o especialista da GGB. De acordo com Penteado, os dispositivos autolubrificadores proporcionam confiabilidade mesmo sob condições severas de operação, sendo aplicados em vários modelos de equipamentos agrícolas, de construção, mineração e outras máquinas fora de estrada.

Cuidados necessários

Apesar de exigir menor cuidado na manutenção, os mancais de atrito merecem uma atenção especial na operação. “A utilização do equipamento em condições não previstas pelo fabricante pode ocasionar danos não só aos mancais, mas também aos demais sistemas, reduzindo a vida útil de toda a máquina”, adverte Penteado. Ele ressalta que os dispositivos são projetados para suportar condições severas de funcionamento, que devem ser consideradas no momento da especificação, de modo que o preenchimento correto da planilha de dados da aplicação favorece o trabalho dos fabricantes de mancais na especificação do dispositivo mais adequado.

Quando os mancais não incorporam a tecnologia de autolubrificação, Massoti destaca a necessidade de cuidados com sua lubrificação e medição de folgas internas. “No âmbito da inspeção, deve-se atentar principalmente para o ruído, a temperatura de operação, as condições de lubrificação e nível de vibração”, diz ele. Entre as preocupações cotidianas, os profissionais de manutenção devem verificar se os parâmetros de operação são semelhantes aos especificados em projeto, de forma a evitar o desgaste prematuro das superfícies deslizantes.

O alinhamento dos mancais de atrito é outro ponto que merece atenção. Para Penteado, da GGB, a adoção de procedimentos corretos proporciona maior vida útil ao sistema e depende basicamente da geometria utilizada no projeto do equipamento. Como diretriz geral, ele avalia que o desalinhamento ao longo do comprimento do mancal (ou par de mancais) ou ao longo do diâmetro de uma arruela de encosto axial não deve exceder 0,020 mm. Esse dado toma como base os dispositivos fabricados pela GGB. Massoti, por sua vez, lembra que existem diversos métodos para executar o alinhamento de conjuntos sustentados por mancais de atrito, destacando o sistema a laser.

A questão do alinhamento

Diferentemente dos mancais rígidos, os autocompensadores apresentam um grau de liberdade de movimento angular, o que os capacita a operar em condições de desalinhamento. Esse tipo de dispositivo é composto por um bloco contendo o alojamento metálico (housing) e o componente esférico assentado em seu interior, com mancal plano instalado na região de atrito.

O objetivo desse tipo de produto é o de absorver o desalinhamento entre o mancal e o eixo, eliminando as cargas de borda e promovendo o alinhamento correto de forma automática, além de facilitar a montagem. Como diretriz, Penteado, da GGB, avalia que o sistema pode acomodar até 15 graus de desalinhamento no eixo.

A especificação correta dos mancais, como fator-chave de operação, depende da aplicação a que se destina o equipamento. De acordo com Penteado, a escolha fica mais fácil quando se entende a tecnologia de fabricação do dispositivo. Nesse caso, estamos falando especificamente dos modelos planos ou de deslizamento, que podem ser utilizados em movimentos rotativos, oscilatórios e alternativos.

Várias composições

Segundo o especialista da GGB, ele também é fornecido em diversas geometrias e formatos. As opções incluem placas planas, buchas cilíndricas ou flangeadas, arruelas de encosto e formas especiais como buchas cônicas, além de formatos sob encomenda. Penteado destaca as tecnologias aplicadas aos mancais de deslizamento autolubrificantes: eles são fabricados em metal-polímero ou com materiais filamentados.

No caso dos mancais produzidos com metal-polímero, os materiais podem ser em dispersão, com três camadas. A primeira é normalmente a externa e funciona como estrutural, sendo produzida normalmente em aço, embora existam materiais alternativos disponíveis. A intermediária, fabricada em bronze sinterizado, tem como função básica ancorar a camada de polímero à estrutural, além de ficar impregnada de polímero no início do trabalho do mancal. A última camada é composta de polímeros e de diversos aditivos, sendo curada no processo de fabricação.

Os mancais produzidos com materiais termoplásticos também possuem três camadas, mas a principal diferença em relação aos de metal-polímero é que a última camada é feita em tape, que nada mais é do que uma fita adesiva à base de polímeros e não de pasta curada. “O tape é indented, ou seja, leva bolsões para aplicação de graxa na primeira aplicação”, detalha Penteado. “Os unindented, por sua vez, não têm bolsões e normalmente são indicados para aplicações hidrodinâmicas”, ele completa.

Diferentemente dos mancais produzidos com metal e polímero, os dispositivos que adotam materiais filamentados contêm compósitos à base de fibra contínua reforçada, além de fibra de vidro e resina epóxi com aditivos. As fibras contínuas reforçadas são mais fortes e termicamente mais estáveis do que os materiais reforçados com fibras curtas. “A resina epóxi com carga de fibra de vidro proporciona uma camada de alta resistência, flexível, que suporta os impactos e cargas de borda.” Penteado ressalta que elas também apresentam alta resistência à diversos produtos químicos agressivos.

Quando vale a pena trocar o mancal

Os técnicos precisam ficar atentos ao aumento de vibração e temperatura em seus equipamentos móveis, pois eles podem ser indicadores de um provável desgaste de buchas e rolamentos. Se o processo de deterioração for mais amplo, nem mesmo o mancal que funciona como um sinal de alerta será poupado. É esse papel de fusível que torna o mancal um componente estratégico, mas que não permite seu tratamento como uma peça de desgaste.

Ele é sim um integrante do conjunto, uma vez que permite a interface entre a parte estática no caso, o mancal e a dinâmica o eixo. O desgaste nos mancais ocorre devido à fadiga das superfícies de contato, provocando seu descascamento, que pode evoluir para a deformação da peça, sua corrosão e o travamento dos movimentos que ela deve viabilizar. Vale ressaltar que danos na bucha ou no rolamento, quando não sanados em tempo, podem comprometer o mancal.

Se o problema atingir esse nível de gravidade, a recuperação do mancal deve ser realizada apenas pelo seu fabricante ou por empresas especializadas. O processo envolve basicamente a recomposição da peça com solda industrial e uma nova usinagem, o que exige que o desgaste não tenha comprometido sua resistência estrutural. Principalmente porque, para aplicar a nova camada sobre o mancal, as partes deformadas precisarão ser removidas.

A qualidade da recuperação também é fundamental para que a peça atenda os requisitos dimensionais para a correta montagem da bucha ou rolamento. Ovalizações ou irregularidades na área de assentamento podem comprometer essa etapa futura. Assim como ocorre com as polias, a recuperação de mancais menores mostra-se economicamente inviável e, nesses casos, o ideal é substituir a peça danificada por uma nova.

Cuidado com lubrificação e folgas

Diversos fatores contribuem para o desgaste do conjunto formado pelo mancal e bucha ou mancal e rolamento. Eles podem variar desde os problemas de lubrificação (como o uso de lubrificante fora das especificações ou em níveis abaixo do recomendado) e de vedação (como a presença de contaminantes ou água), até eventuais falhas de operação (o excesso de carga, por exemplo) ou de instalação (como desalinhamentos).