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A importância dos mancais para enfrentar os desafios da indústria de energia hidrelétrica

Os componentes críticos das centrais hidrelétricas, tais como turbinas e comportas, dependem dos mancais para funcionarem corretamente. A partir das interações da GGB com vários proprietários de usinas, sabemos que manter as operações com poucas interrupções, reduzir os custos operacionais e evitar a contaminação do meio ambiente são prioridades máximas da indústria.

Os mancais desempenham um papel importante para garantir que essas metas sejam atingidas, sendo a confiabilidade dos mancais especialmente importante. Tradicionalmente, os mancais de bronze com graxa têm sido usados em aplicações de energia hidrelétrica devido ao seu sucesso histórico e à familiaridade do setor com eles. Apesar disso, sabe-se que os mancais engraxados aumentam o risco de falha da turbina se não receberem manutenção adequada, representam custos anuais extras com a compra de graxa/lubrificante, consomem tempo da equipe de manutenção e apresentam o risco de contaminação ambiental

Na verdade, 15% das falha de rotor, de comportas de controle e de turbinas se devem a problemas com lubrificação, enquanto outros 7% decorrem do desgaste dos mancais. Outros 8% são atribuídos tanto a problemas com lubrificação como com desgaste. Portanto, a escolha do mancal tem um impacto significativo na operação de usinas hidrelétricas.

CUSTOS DOS MANCAIS LUBRIFICADOS

A falha de mancal é um evento caro para usinas hidrelétricas que podem exigir até 3 meses de inatividade para substituição - uma perda de receita de quase US$ 4 milhões para uma usina de 30 MW. A manutenção inadequada dos rolamentos de bronze tradicionais, como a falta de uma única injeção de graxa ou a aplicação de uma quantidade insuficiente de lubrificante, aumenta a possibilidade de falha do mancal.anutenção inadequada dos tradicionais mancais de bronze — como deixar de fazer uma única injeção de graxa ou aplicar uma quantidade insuficiente de lubrificante — aumenta a chance de falha dos mancais.

Além de aumentar este risco de falha, o custo de lubrificação dos mancais se acumula ano a ano. A lubrificação periódica dos mancais é um processo demorado para os técnicos mecânicos, geralmente exigindo duas horas do dia de um técnico. Entre tempo de mão de obra e consumo de graxa, são gastos mais de R$ 41.000 por técnico anualmente para garantir o funcionamento ininterrupto da usina com mancais metálicos lubrificados.

Adicionalmente, se houver vazamento de graxa ou óleo no ambiente, uma usina pode ter de arcar com custos de limpeza de cerca de R$ 164 por litro – sem contar os custos com multas.

VANTAGENS DOS MANCAIS DE COMPÓSITO REFORÇADO COM FIBRA

Os mancais de composto contendo PTFE oferecem desempenho superior de baixo atrito em aplicações de energia hidrelétrica. Esses rolamentos também têm maior tolerância ao desalinhamento e menor deslizamento do que os rolamentos de bronze tradicionais, reduzindo o risco de operação inadequada. O desempenho de baixo atrito desses rolamentos também resulta em uma vida útil substancialmente mais longa do que a dos rolamentos lubrificados, o que leva a um maior tempo de operação da usina entre as reformas dos rolamentos.

Além dos benefícios de desempenho, os rolamentos compostos não exigem manutenção regular, reduzindo os custos operacionais anuais. A eliminação da necessidade de graxa também elimina a possibilidade de contaminação ambiental, poupando a fábrica da possibilidade de multas e custos de limpeza. Abaixo está um exemplo de como a equipe global de especialistas em engenharia da GGB ajudou um cliente a receber esses benefícios, projetando um mancal composto reforçado com fibra (FRC) personalizado para suas aplicações de energia hidrelétrica.

USINA HIDRELÉTRICA REVERSÍVEL DE JIXI, CHINA

Em 2016, a GGB foi procurada pela Dongfang Electric Company para desenvolver uma solução de mancais com tolerância apertada para a usina hidrelétrica reversível localizada em JiXi,  na província de Anhui, na China.

Embora as tolerâncias apertadas estejam se tornando a norma em toda a indústria, esta usina em particular precisava de mancais com tolerância para usinagem excêntrica do furo do mancal após a instalação para se ajustar a um desvio ainda a ser determinado.

Para fornecer um mancal apropriado, a equipe de engenheiros da GGB realizou um extenso estudo de usinagem para investigar qual matriz de fibra forneceria a melhor resposta de usinagem, sem comprometer o desempenho tribológico.

Por fim, descobriu-se que o mancal composto reforçado com fibra de alta precisão HPMB®, com uma camada tribológica espessa e usinável, atendia melhor às necessidades da instalação.

MANCAIS HIDRELÉTRICOS DA GGB

Mancais de compósito reforçado com fibra (FRC) não são mais um produto qualquer.

Tendo provado seu valor na indústria hidrelétrica nos últimos 20 anos, eles são os sucessores dos mancais de bronze lubrificados.

Os mancais GGB FRC, incluindo os mancais de filamento enrolado HPM, HPMB® e HPF, são especialmente adequados para aplicações de mancais hidrelétricos com revestimentos projetados especificamente para minimizar o deslizamento e reduzir o atrito.

Grandes fabricantes como Voith e GE optam pelos mancais de compósito reforçado com fibra da GGB devido a sua tolerância a desalinhamentos e a suportarem melhor a carga de borda do que os mancais de bronze.

Além disso, os mancais reforçados com fibra da GGB foram testados pelo US Corps of Engineers para ter uma expectativa de vida de mais de 30 anos.

Em geral, os mancais hidrelétricos da GGB reduzem as interrupções de operação da usina, eliminam a necessidade de lubrificantes (graxa ou óleo) e reduzem os custos através de seu desenho que dispensa manutenção. Com nossos mancais hidrelétricos sendo utilizados em usinas no mundo todo, desde Xiangjiaba, na China, até Belo Monte, no Brasil, a GGB mostra que tem a solução em mancais lisos para qualquer aplicação hidrelétrica.

Para saber mais, assista ao vídeo da apresentação da GGB sobre mancais de compósito para a indústria de energia hidrelétrica, feita na HYDRO International Conference de 2017. 

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