B) MANCAIS A FILME FLUIDO
Mancais a filme fluido têm seu princípio de funcionamento baseado no fato de que as superfícies que possuem movimento relativo ficam separadas por um filme fluido, que pode ser líquido ou gasoso. Este filme não permite que haja contato mecânico entre as superfícies durante a operação do mancal.
Existem três efeitos responsáveis pela geração da força de sustentação desses tipos de mancais (Prata, 1994):
A classificação dos mancais a filme fluido leva em consideração o principal efeito de sustentação que atua sobre o mesmo, conforme a figura 19. Além disso, também é considerado o tipo de fluido utilizado.
Os mancais fluidostáticos possuem seu efeito principal de sustentação baseado na alimentação externa de fluido pressurizado. Se as condições operacionais dos mesmos favorecem o aparecimento dos efeitos de cunha e de filme espremido, estes se somarão à ação da alimentação externa do fluido, aumentando a capacidade de carga e rigidez do mancal.
Nos mancais fluidodinâmicos, a sustentação é dada pelos efeitos de cunha e de filme espremido, pois não há alimentação externa de fluido pressurizado. Desta forma, o mancal sempre necessita entrar em regime de operação para funcionar corretamente. É sempre necessário que exista movimento relativo entre as superfícies do mancal.
Figura 19 – Classificação dos mancais a filme fluido (Pereira, 1998).
Alguns pesquisadores desenvolveram mancais denominados de híbridos que, apesar de serem externamente pressurizados, possuem uma geometria no rotor que favorece a atuação do efeito de cunha e melhora as características do mancal durante a operação em altas velocidades.
Quanto ao tipo de fluido, estes podem ser divididos em:
· LÍQUIDOS - A utilização de líquidos como fluido lubrificante em mancais acarreta a perda das propriedades devido ao calor gerado quando em operação, formando um limitador de velocidade, o que torna necessária a utilização de sistemas de resfriamento para manter o fluido em uma temperatura pré-estabelecida. Dos vários fluidos já testados, o óleo tem se sobressaído, o que gerou a denominação “mancal a óleo”. Apesar da água apresentar melhores características, sua capacidade corrosiva a torna pouco atrativa para uso industrial. Entretanto, o desenvolvimento de materiais cerâmicos para a construção de mancais tem permitido uma reavaliação do emprego de água como fluido em mancais hidrodinâmicos e hidrostáticos (Stoeterau, 1992).
· GASES - A utilização de gases como fluido lubrificante se deve à capacidade destes de manter suas propriedades mesmo a temperaturas elevadas, por apresentarem viscosidades muito menores do que as dos líquidos, o que abriu a possibilidade de se atingir velocidades mais elevadas. O uso de gases, principalmente ar, dispensa o uso de sistemas de coleta, retorno e resfriamento, necessários aos mancais a líquido. Dos vários tipos de gases já testados, o ar tem sido o gás mais extensivamente utilizado. Portanto, a terminologia mancal a ar torna-se mais adequada para designar este tipo de mancal.