Os rolamentos da máquina são geralmente lubrificados com vários óleos. Mas hoje grandes quantidades desses óleos ainda vão parar no meio ambiente. O Instituto Fraunhofer de Mecânica de Materiais IWM desenvolveu um método que no futuro tornará possível lubrificar rolamentos deslizantes usando água, uma abordagem muito mais ecológica.

Os rolamentos são geralmente lubrificados com lubrificantes à base de óleo mineral, evitando o desgaste no rolamento do contato de metal com metal. Na Alemanha, aproximadamente um milhão de toneladas de lubrificante são usadas todos os anos. A manufatura, a aplicação e o descarte de óleo são um fardo para o meio ambiente.

A introdução de lubrificantes à base de água beneficiaria muito a proteção ambiental. Mas até agora, o fato de as peças metálicas sofrerem corrosão ao entrarem em contato com a água tem sido um grande obstáculo. Um grupo de trabalho do Fraunhofer IWM em Freiburg conseguiu usar aditivos para trocar a água de forma que ela pudesse ser usada como lubrificante em algum momento no futuro. Isso significou um duplo sucesso para o Dr. Tobias Amann e seus colegas no Fraunhofer IWM:primeiro, a lubrificação alcançada é muito melhor, já que a água não é tão viscosa quanto o óleo. Segundo, a corrosão é evitada.

Os pesquisadores desenvolveram os detalhes de seu processo usando um rolamento deslizante, um rolamento que se assemelha a um anel que envolve um eixo de aço giratório. O anel é feito de várias camadas estruturadas de fora para dentro da seguinte maneira:uma luva em torno do rolamento, uma camada de alumínio e uma camada de metal sinterizado que envolve o próprio eixo. O truque é que a camada sinterizada interna é atravessada por um pequeno canal que permite o fluxo de água entre o eixo giratório e a camada externa de alumínio. Esta conexão direta é decisiva no processo eletroquímico, com base no fato de que uma tensão elétrica surge entre um metal básico, como o alumínio, e um metal mais precioso, como o ferro, mesmo sem ter que aplicar nenhum tipo de campo elétrico externo.

Transformando água em lubrificante

Os pesquisadores usam essa tensão elétrica que surge entre o alumínio no mancal deslizante e o ferro no eixo para transformar a água em um lubrificante. "Nós misturamos o que chamamos de líquidos iônicos na água, "explica o Dr. Tobias Amann." Os líquidos iônicos são sais fluidos que contêm ânions e cátions. "Esses íons são rearranjados no campo elétrico e então se acumulam no lado interno do anel de metal sinterizado de forma que suas extremidades fiquem apontando para cima, em direção ao eixo giratório. Isso forma uma espécie de camada protetora gerada galvanicamente sobre a qual o eixo pode deslizar.

A equipe de pesquisa já demonstrou a viabilidade do processo. Amann e sua equipe estão atualmente procurando parceiros na indústria com os quais planejam otimizar ainda mais os líquidos iônicos. “Um dos desafios é que o movimento do poço gera calor que faz com que a água evapore, "diz o cientista." Agora estamos procurando misturas de líquidos iônicos que inibem a evaporação. "

Motores elétricos mais eficientes

A mistura íon-água é melhor para o meio ambiente do que o óleo, e também ajuda a tornar os rolamentos deslizantes ainda mais eficientes. Amann continua, "O eixo desliza melhor quando umedecido com água. Isso reduz o consumo de energia em comparação com operações que usam óleo consideravelmente mais viscoso." Além disso, a corrosão é evitada. Normalmente, o oxigênio da água reage com os aços que contêm ferro, em última análise, resultando em ferrugem. O campo elétrico impede que isso aconteça.

Em dois projetos junto com seus colegas da Universidade de Freiburg, ambos financiados publicamente pelo Ministério de Assuntos Econômicos de Baden-Württemberg, Trabalho e Habitação, os especialistas da Fraunhofer IWM desenvolveram ainda mais do que o rolamento deslizante com seu funcionamento interno eletroquímico. Eles também projetaram um novo dispositivo de medição, conhecido como tribômetro in situ, capaz de monitorar os valores de desgaste metálico e fricção diretamente no mancal deslizante durante a operação. Até agora, só era possível medir o desgaste em um rolamento desmontando o rolamento antes de avaliar e medir as superfícies. Isso consome muito tempo:"Nosso novo tribômetro agora torna possível medir o desgaste in situ, não apenas tornando mais fácil desenvolver lubrificantes à base de água viáveis, mas também para monitorar continuamente os rolamentos, "Amann aponta.

Nova aplicação de um princípio familiar na proteção contra corrosão catódica

O lubrificante de água em rolamentos deslizantes galvanicamente acoplados desenvolvido por Fraunhofer IWM é uma nova aplicação de um princípio conhecido:proteção ativa contra corrosão catódica, que funciona sem eletricidade adicional. Este truque evita a ferrugem e a corrosão dos metais que entram em contato com a água. O que é conhecido como ânodo de sacrifício, um metal menos precioso, é inserido no meio aquoso. Este ânodo se dissolve lentamente, emitir íons para o líquido no processo e criar um pequeno fluxo de elétrons em direção ao metal a ser protegido, funcionando como um cátodo. Uma camada protetora com carga negativa se desenvolve na superfície do metal, evitando a ferrugem e também a tribocorrosão. Isso ocorre porque os cátions carregados positivamente do líquido iônico ou do lubrificante de água se acumulam nesta superfície carregada negativamente.

Uma camada protetora com carga negativa se desenvolve na superfície do metal, evitando a ferrugem e também a tribocorrosão. Isso ocorre porque os cátions carregados positivamente do líquido iônico ou do lubrificante de água se acumulam nesta superfície carregada negativamente.