Os mancais desempenham um papel importante em garantir que estes objetivos sejam cumpridos, sendo a confiabilidade dos mancais de suma importância. Tradicionalmente, mancais de bronze lubrificados têm sido usados em aplicações hidrelétricas devido ao seu sucesso e à familiaridade da indústria com eles. Apesar disso, sabe-se que mancais lubrificados aumentam o risco de falha da turbina se não forem devidamente mantidos, representam custos anuais extras pela compra de graxa/lubrificante, consomem tempo de mão de obra para manutenção e representam 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
Falhas em mancais são custosas para usinas hidrelétricas, podendo demandar até três meses de inatividade para substituição — uma perda de receitas de quase R$ 21 milhões para uma usina de 30 MW. A manutenção 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 compósito com PTFE proporcionam um desempenho superior de baixo atrito em aplicações hidrelétricas. Estes mancais também têm uma maior tolerância ao desalinhamento, bem como um menor atrito dinâmico do que os tradicionais mancais de bronze, diminuindo o risco de funcionamento inadequado. O desempenho de baixo atrito desses mancais também resulta em uma vida útil significativamente mais longa do que a dos mancais lubrificados, levando a tempos de funcionamento mais longos entre a troca de mancais.
Além das suas vantagens de desempenho, os mancais de compósito dispensam manutenção regular, baixando os custos operacionais anuais. Dispensar o uso de graxa também elimina a possibilidade de contaminação ambiental, poupando a usina de possíveis multas e custos de limpeza.
A seguir, damos um exemplo de como a equipe global de especialistas em engenharia da GGB ajudou um cliente a obter essas vantagens, projetando um mancal de compósito reforçado com fibra (FRC) customizado para sua aplicação 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, verificou-se que os mancais de compósito reforçado com fibra de alta precisão HPMB®, com uma camada tribológica grossa usinável, seriam a melhor opção para as necessidades da usina.
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 de FRC da GGB, como as linhas HPM, HPMB® e os mancais de filamentos bobinados HPF®, são especialmente indicados para aplicações hidrelétricas, com revestimentos especificamente concebidos para minimizar o atrito dinâmico e reduzir a fricção.
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 Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA, que comprovou que eles têm uma expectativa de vida útil 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.